锌离子混合超级电容器(ZIHS)由于其低成本和良好的长周期稳定性，是一种很有前途的水相储能器件。然而，由于锌的不均匀沉积/剥离，锌枝晶生长导致稳定性差，限制了ZIHS的应用。因此，将石墨烯构建为锌箔的表层，以抑制凸起的形成，提高ZIHS的循环寿命。此外，在1 A g^-1时，石墨烯@Zn阳极在ZIHS中的循环寿命至少达到10000次，比锌箔阳极高出200倍。石墨烯@Zn电极的超长寿命归因于石墨烯上丰富的活性位点，其用于Zn²⁺成核和随后的均匀沉积。重要的是，石墨烯层不仅通过引导Zn均匀沉积来抑制枝晶，还通过阻塞电解液来减少副反应。总的来说，该方法提高了锌阳极的可逆性和循环稳定性，为大规模ZIHS的开发提供了广阔的前景。
 
 
图1. AC//ZnSO₄ (aq)// 石墨烯@Zn ZIHS的示意图。
 

图2. 石墨烯@Zn和Zn对称电池的电化学行为：(a)1 mA cm^-2和(b)第1次、(c)第50次循环后的放大图；(d)2.5 mA cm^-2；(e) 1 mAh cm^-2时5种不同电流密度(0.5、1、2、5和10 mA cm^-2)。
 
 
图3. 锌箔和石墨烯@Zn ZIHS在2 M的ZnSO₄中的电容性能：(a)1Ag^-1时的循环稳定性试验；(b)和(c)为循环伏安曲线；(d)GCD图；(e) EIS 图；(f)速率稳定性曲线；(g)Ragone图。
 
 
图4. Zn和石墨烯@Zn电极的X射线衍射（XRD）图谱：(a) 3000次循环前和(b) 3000次循环后；隔膜的扫描电镜（SEM）图像：3000次循环后的(c)锌箔和(d)石墨烯@Zn；(e)副反应示意图.
 

图5. (a,b)锌箔电极和(c)隔膜、(d,e)石墨烯@Zn电极和(f)隔膜的SEM和数字图像。
 
 
图6. 锌箔与石墨烯@Zn电极之间的对比示意图。

       相关研究成果由佛山大学材料科学与氢能学院，广东省氢能技术重点实验室Xinren Zhang等人于2021年发表在Journal of Energy Storage (https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103037)上。原文：Graphene as regulating zinc deposition layer for long-life zinc ion hybrid supercapacitors。

转自《石墨烯杂志》公众号