DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c03328

水性锌离子电池锌负极的弊端阻碍了其实际应用，例如锌枝晶的不可控形成和严重的副反应。在此，研究者通过简单的静电纺丝方法制备了具有多孔导电碳网络的柔性涂层（Cu@CNFs），以构建稳定的锌负极。该涂层可以使电荷均匀分布，调节Zn2+通量，稳定锌负极。此外，涂层中的亲锌铜纳米颗粒（CuNPs）作为成核种子促进锌的均匀沉积并抑制其枝晶生长。密度泛函理论计算进一步证明了CuNPs种子的亲锌性。因此，与裸Zn和CNFs-Zn负极相比，Cu@CNFs-Zn负极表现出较低的成核过电位（5.0mA/cm2时为58.3mV）和较高的库仑效率。值得注意的是，Cu@CNFs-Zn负极可在1.0mA/cm2下提供2200h的稳定循环，容量为1.0mAh/cm2。而且，Cu@CNFs-Zn//V2O5电池在0.5A/g下实现了高达1000次循环的优异循环性能，这可归因于CNFs的大表面积和Cu@CNFs涂层的亲锌性。

图1.（a）裸Zn和（b）Cu@CNFs-Zn负极表面Zn2+沉积过程示意图。

图2.（a）Cu@CNFs的制备示意图。（b）CNFs和Cu@CNFs的XRD图谱。CNFs和Cu@CNFs的XPS光谱：（c）全扫描光谱，（d）Cu2p，和（e）N1s。

图3.（a）CNFs-Zn、（b）Cu@CNFs-Zn和（c）裸Zn的表面SEMs。（d）裸Zn、CNFs-Zn和Cu@CNFs-Zn负极的表面XRD图谱。

图4.（a）裸Zn、CNFs-Zn和Cu@CNFs-Zn对称电池在1mA/cm2下的长循环，容量为1mAh/cm2。插图是不同循环期间的详细电压曲线。（b）裸Zn、CNFs-Zn和Cu@CNFs-Zn对称电池在0.5-6.0mA/cm2电流密度下的倍率性能，Zn剥离/电镀时间为1h。

图5.（a,b）裸Zn、（c,d）CNFs-Zn和（e,f）Cu@CNFs-Zn在1.0mA/cm2下循环50次前后的SEM照片，容量为1.0mAh/cm2。

图6.（a）Zn||Ti、CNFs-Zn||Ti和Cu@CNFs-Zn||Ti非对称电池的成核过电位以及（b）当电流密度为5.0mA/cm2时的CE。（c）Zn||Zn、CNFs-Zn||CNFs-Zn和Cu@CNFs-Zn||Cu@CNFs-Zn对称电池的阻抗谱。（d）Zn、CNFs-Zn和Cu@CNFs-Zn电极的Tafel曲线。（e）裸Zn、CNFs-Zn和Cu@CNFs-Zn的计时电流图（CAs）。（f）裸Zn、（g）CNFs-Zn和（h）Cu@CNFs-Zn电极与电解质之间的接触角图像。

图7.（a）Zn原子吸附在碳、Zn（001）和Cu（111）晶面上的计算模型。（b）Zn原子在Zn、CNF和Cu基板上的吸附能。（c）Zn原子吸附碳、Zn（001）和Cu（111）的界面电荷密度模型。（d）裸Zn和（e）Cu@CNFs-Zn负极在锌沉积过程中的演变示意图。

图8.（a）Zn//V2O5、CNFs-Zn//V2O5和Cn@CNFs-Zn//V2O5电池在0.1mV/s扫描速率下的第二个CV曲线。（b）Zn//V2O5、CNFs-Zn//V2O5和Cu@CNFs-Zn//V2O5电池在不同电流密度下的倍率性能。（c）Cu@CNFs-Zn//V2O5在不同电流密度下的容量-电压曲线。（d）三种电池在0.5A/g下的首次放电-充电曲线。（e）三种电池在0.5A/g下的循环性能曲线。