水系锌离子电池（AZIBs）因其成本效益、安全性、环境友好性、生产便利性和锌金属负极的高理论容量（820 mAh g-1/5855 mAh cm-3）显示出在大规模能量存储应用中的良好前景。然而，锌负极上的HER（析氢反应）、界面腐蚀反应和不可控锌枝晶生长限制了AZIBs的大规模应用。

在此，新疆大学潘安强、王淑英、杨林钰等人设计了一种三功能的非晶态In2O3材料作为负极涂层并用于长寿命AZIBs。研究显示，非晶态In2O3涂层对Zn2+具有更高的吸附能量，显示出强烈的锌亲和性进而降低成核过电位，促进均匀的Zn2+沉积并抑制枝晶生长。

基于此，IO-1@Zn对称电池在1 mA cm-2的电流密度下实现了5400小时的循环寿命且只有20.9 mV的电压滞后。此外，IO-1@Zn//Ti半电池能够在5 mA cm-2下稳定循环1000次，而基于CaVO的全电池在10 A g-1下5000次循环后仍具有73%的容量保持率。

图1. In2O3的晶体结构及Zn负极表面沉积示意图

总之，该工作开发了一种三功能的负极涂层（IO-1保护层）用于调节Zn2+沉积并抑制腐蚀反应和析氢反应。研究显示，IO-1@Zn的高锌亲和力降低了成核过电位，促进了Zn2+的快速成核。同时，IO-1@Zn的各向同性提供了均匀的成核位点，有效地抑制了锌枝晶的形成。

In/In3+的高氧化还原电位以及非晶材料中缺乏晶界有效防止了循环过程中H2和ZHS的生成，并抑制了局部腐蚀。基于此，IO-1@Zn对称电池在1 mA cm-2的电流密度下实现了5400小时的循环寿命，仅伴有20.9 mV的低电压弛豫。组装的半电池在5 mA cm-2下展现出稳定的剥离/沉积性能，在1000个循环后平均库仑效率达到99.73%。

此外，使用CaVO组装的全电池在10 A g-1下5000个循环后仍保持了73%的容量。因此，该项工作将为开发长寿命、高性能的AZIBs负极材料提供新的见解。

图2.全电池性能

Triple-Functional Amorphous In2O3 Anode Protection Layer Design for High-Performance Aqueous Zinc Ion Batteries, Advanced Functional Materials2024 DOI: 10.1002/adfm.202419492