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?西湖大學姜漢卿AEM：通過在優(yōu)選晶面上均勻沉積鋅實現(xiàn)超穩(wěn)定鋅金屬負極

由于無法控制的鋅枝晶生長和有害的寄生反應，鋅金屬電池（ZMB）的電化學性能不盡如人意，嚴重阻礙了其大規(guī)模應用。

圖1. 鋅沉積行為示意圖

西湖大學姜漢卿等首次報道了一種穩(wěn)定的刻面銅基底，即通過簡單的濕法蝕刻工藝，在其表面形成了優(yōu)先暴露的晶面。具體來說，通過選擇性蝕刻工藝形成的（100）晶相暴露的Cu電極顯示出有效降低的能壘和對Zn金屬成核的強吸收能，從而實現(xiàn)了無枝晶的光滑表面。相比之下，原來以（111）晶相為主的銅電極會出現(xiàn)明顯的枝晶，鋅沉積也極不均勻。

此外，為了進一步提高電化學性能，作者還結合光刻和濕法蝕刻工藝設計并制作了比表面積更大、空間更充足的三維切線親鋅半球凹面。選擇性蝕刻工藝產生的半球形孔不僅有助于降低循環(huán)過程中的能量障礙，還能使鋅離子分布均勻，從而實現(xiàn)金屬鋅的均勻沉積。

圖2.?刻面銅微球電極和原始銅上的鋅沉積行為

得益于親鋅位點和三維導電宿主的協(xié)同，刻面銅半球形電極可在1 mAh cm^-2、5 mA cm^-2下的1500次循環(huán)中實現(xiàn)高度穩(wěn)定和可逆的鋅沉積/溶解，平均庫侖效率（CE）高達 99.9%。即使是在10 mA cm^-2和5 mAh cm^-2的高鋅容量下，它也可以在200次循環(huán)后提供98.9%的CE。

更重要的是，與CNTs/聚苯胺插層氧化釩（PVO）正極耦合的全電池表現(xiàn)出相當長的循環(huán)壽命，高達1000次循環(huán)，并提高了出色的倍率性能。這項工作將為合理設計具有豐富親鋅位點的無枝晶鋅負極帶來潛在的想法和靈感，以促進ZMB的實際應用。

圖3.?電化學性能研究

Ultra-Stable Zinc Metal Anodes Enabled by Uniform Zn Deposition on A Preferential Crystal Plane. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202302205

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