近日，中科院大连明升手机物理研究所李先锋研究员、张华民研究员团队，提出了一种利用磁控溅射技术在3D多孔碳毡电极上溅射金属锡层的策略，在水系锌基电池中实现了对锌沉积形貌的诱导，有效降低了锌的电明升手机沉积过电位，缓解了锌枝晶的生长，使锌基电池的库伦效率与循环寿命显著提升。研究成果发表在《先进材料》上。
锌负极具有本征电极电势较低、动力学快、循环性好、储量丰富等特点，在锌-溴、锌-碘、锌-铈、锌-铁液流电池，锌-镍电池、锌-空气电池以及锌离子电池等领域受到研究者广泛关注。但是锌的不均匀沉积导致枝晶生长，枝晶会刺破隔膜，引起电解液互穿，使得电池库伦效率下降，同时造成电池短路，导致电池性能的快速衰减；此外，锌的异形生长导致锌脱落，不仅使电池的库伦效率降低，还会造成电解液循环流道堵塞影响流场分布的均匀性，从而缩短电池的循环寿命。
研究人员选用低成本的金属锡作为电明升手机沉积锌的形貌诱导材料，利用磁控溅射技术使锡在没有粘结剂的条件下牢固沉积在具有3D结构的碳毡负极上，有效降低了锌的沉积过电位，缓解了锌枝晶的生长。与基材相比，镀锡电极无论在锌-锌对称液流电池还是锌-溴单液流电池中，其循环稳定性和库伦效率都得以显著提升。
此外，利用超深度显微镜对锌沉积过程进行了原位表征，结合理论计算，对锌沉积诱导的原因进行了验证。此项工作为锌负极以及其他金属负极的研究提供了新思路。
相关链接：http://doi.org/10.1002/adma.201906803
