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Wässrige Zink (Zn)-Ionen-Batterien haben aufgrund ihrer niedrigen Kosten und inhärenten Sicherheit zunehmende Aufmerksamkeit erregt. Dennoch verschärfen die langsamen Kinetiken bei subzero Temperaturen das Wachstum von Zn-Dendriten erheblich, was ihre Implementierung in kalten Umgebungen behindert. Durch die hohe Aktivität und maximale Exposition von Einzelatomen wurden Bi–N4-Moitäten hergestellt, um als Zn-Nukleationsstellen zu fungieren und die Zn-Nukleationskinetik in Richtung hochratiger und niedertemperaturfähiger Zn-Metallbatterien zu erhöhen. Dank der gesteigerten Kinetik zeigen die Bi–N4-Spezies ein hoch reversibles und dendritenfreies Zn-Beschichtungsverhalten bei 5 mA cm–2 mit einer durchschnittlichen Coulomb-Effizienz von 99,4 % über 1600 Zyklen bei −30 °C sowie eine verlängerte Lebensdauer von bis zu 600 Zyklen in symmetrischen Zellen. Niedertemperatur-Vollzellen wurden ebenfalls demonstriert, mit nahezu 100 % Kapazitätsbehalt nach dem Zyklus bei 0,5 A g–1 über 1400 Zyklen. Diese Arbeit zeigt die Machbarkeit von Einzelatomen bei der Manipulation von Nukleationsverhalten in Richtung Niedertemperatur-Metallbatterien.
Chen et al. (Thu,) haben diese Frage untersucht.