锂基电池本质上不安全，因为它们使用了易燃的有机电解质。极大的努力致力于开发固体电解质或更安全的替代电池，其中基于锌的电池以其高能量密度和与水性电解质的良好兼容性而著称。从理论上讲，Zn-空气电池具有很高的体积能量密度，是Li-S电池体积能量密度的85％。然而，由于其钝化（放电产物ZnO绝缘）和溶解（碱性电解质中的可溶性锌物质）问题，Zn阳极的循环性能较差。在这项工作中，我们通过一种简便的溶液浇铸方法用氧化石墨烯修饰Zn（Zn@GO）阳极来克服这些问题。锌表面上的GO层可以将电子传递穿过绝缘的ZnO，从而减慢Zn中间体溶解到电解质中的速度，从而提高Zn阳极的利用率和可充电性。结果，与未改性的Zn网相比，仅含有1.92wt％GO的Zn@GO阳极显示出改善的循环性能。Zn@GO阳极的累积面放电容量是未修饰的Zn网孔的累积面放电容量的128％。此处报道的Zn@GO阳极可以与氧阴极配对以形成安全的高能可充电电池，并可以用于从电动汽车到电网规模储能的大规模应用。本文报道的表面改性方法也可以潜在地应用于发生钝化或溶解问题的其他高容量电极。

Figure 1. 锌电极在电化学循环过程中形态变化的示意图。

Figure 2. （a）GO的TEM图像；（b）制作过程示意图；（c）锌网的俯视SEM图像；（d）Zn网的横截面SEM图像；（e）Zn网的光学显微镜图像；（f）GO修饰Zn筛的SEM俯视图；（g）GO改性的Zn网的横截面SEM图像；（h）GO修饰的Zn网的光学显微镜图像

Figure 3. 10个恒电流循环之前和之后的阳极特性：（a）循环前未修饰的锌阳极的SEM图像；（b）循环后未修饰的Zn阳极的SEM图像；（c）循环前Zn@GO阳极的SEM图像；（d）循环后Zn@GO阳极的SEM图像；（e）循环后Zn@GO阳极的SEM图像和EDS映射

Figure 4. 阳极的电化学性能：（a）纽扣电池组件的光学图片；（b）裸露的和GO改性的Zn阳极的前22个恒电流循环的放电面积容量；（c）在最初的200次恒电流循环中，裸露的和GO改性的Zn阳极的累积放电面积容量；（d）裸露的和GO改性的Zn阳极第20次恒电流循环的电压曲线；（e）循环前后裸露的和GO修饰的Zn阳极的奈奎斯特图

相关研究成果于2019年由乔治亚理工学院Nian Liu课题组，发表在Chemical Engineering Science（2019, 194, 142–147）上。原文：Graphene oxide-modified zinc anode for rechargeable aqueous batteries。