氟化镁涂层改性锌负极及其在水系锌离子电池中的性能研究

摘要

[目的]针对水系锌离子电池（AZIBs）中锌负极枝晶生长和副反应严重制约循环稳定性的问题，通过构建人工界面层来提升锌负极的电化学性能。[方法]在锌箔表面涂覆氟化镁（MgF₂），成功制备了Zn@MgF₂复合负极，并对其材料特性与电化学行为进行了系统表征。[结果]MgF₂涂层致密均匀且具有良好的疏水性，能有效隔离电解液与锌基底的直接接触，抑制析氢、腐蚀等副反应。电化学测试表明，该涂层抑制了Zn²⁺的二维表面扩散，降低了界面电荷转移电阻，诱导锌均匀沉积，显著提升了电极反应的可逆性。在对称电池与半电池测试中，与纯Zn负极相比，Zn@MgF₂负极在不同电流密度下均表现出明显延长的循环寿命和更高的库仑稳定性。以VO₂为正极的全电池在1 A/g电流密度下循环1 194次后，Zn@MgF₂||VO₂仍保持99.3 mA·h/g的放电比容量，远高于Zn|VO₂的43.6 mA·h/g。[结论]MgF₂人工界面层通过物理隔离与离子流调控的协同作用，有效抑制了枝晶生长与界面副反应，显著提升了锌负极的循环稳定性，为高性能AZIBs的负极设计提供了一种简便而有效的策略。

关键词

水系锌离子电池 / 锌负极 / 氟化镁 / 人工界面层 / 枝晶抑制

基金资助

国家自然科学基金（52301165）; 广东省重点建设学科科研能力提升项目（2024ZDJS069）