鋅(Zn)金屬負極循環穩定性差和庫侖效率低的傳統挑戰限制了它們的實際應用。
佐治亞理工學院Seung Woo Lee、漢陽大學Byung-Hyun Kim和韓國科學技術院Bumjoon J. Kim等引入了一種單金屬原子設計，其特征是在3D氮(N)和氧(O)共摻雜的多孔碳(CuNOC)上原子分散的單個銅(Cu)原子作為高度可逆的Zn宿主。
本文要點：
（1）
CuNOC結構為初始鋅成核提供了高活性位點，并進一步促進了鋅的均勻沉積。3D多孔結構進一步減輕了在具有均勻Zn2+通量的循環過程中的體積變化。因此，CuNOC在2和5mA cm-2下以1 mAh cm-2的固定容量進行1000次循環的鍍鋅/退鋅過程中表現出優異的可逆性，同時在5mA cm-2和5 mAh cm-2下實現了700 h的穩定運行和低電壓滯后。此外，密度泛函理論計算表明，在具有原子分散的單個Cu原子的多孔碳上共摻雜N和O為穩定的Zn成核創造了有效的親鋅位點。
（2）
具有CuNOC陽極和高負載V2O5陰極的全電池表現出高達5 A g-1的出色倍率性能，以及在0.5A g-1下超過400次循環的穩定循環壽命。
參考文獻:
K. Lee, E. J. Kim, J. Kim, K. H. Kim, Y. J. Lee, M. J. Lee, K. Ryu, S. Shin, J. Choi, S. H. Kwon, H. Lee, J. K. Kim, B.-H. Kim, B. J. Kim, S. W. Lee, Coordination Engineering of N, O Co-Doped Cu Single Atom on Porous Carbon for High Performance Zinc Metal Anodes. Adv. Energy Mater. 2024, 2303803.
DOI: 10.1002/aenm.202303803
https://doi.org/10.1002/aenm.202303803
