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能夠在高電流和高容量下工作的穩(wěn)定鋅負(fù)極仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。雖然構(gòu)建3D Zn框架可以在一定程度上改善循環(huán)性能，但它們通常與低能量密度、復(fù)雜的制造工藝和高成本相結(jié)合。

西北工業(yè)大學(xué)官操等報(bào)道了一種具有3D微圖案的親鋅鋅箔，用于大規(guī)模的無(wú)枝晶鋅負(fù)極。

圖1. Fs激光技術(shù)的模具加工和壓印方法的示意圖

具體而言，首先利用程控飛秒（fs）激光技術(shù)制備高效高分辨率的壓印模具，然后采用簡(jiǎn)單和可擴(kuò)展的壓印策略即可獲得具有優(yōu)化鋅沉積行為的壓印親鋅鋅負(fù)極。壓印的微圖案可引導(dǎo)Zn²⁺離子優(yōu)先遷移到微通道的內(nèi)壁，并從親鋅層中獲得增強(qiáng)的Zn²⁺親和力。因此，壓印的親鋅鋅電極表現(xiàn)出獨(dú)特的微通道誘導(dǎo)的空間選擇沉積行為，不僅優(yōu)化了鋅的沉積過(guò)程，而且防止了垂直枝晶生長(zhǎng)帶來(lái)的短路。

圖2. 不同電極的Zn沉積形貌

因此，壓印的錫修飾鋅電極（Sn@Zn-IP）在2 mA cm^-2/1 mAh cm^-2的低電流密度/容量下顯示出700小時(shí)的穩(wěn)定循環(huán)，在10 mA cm^-2/10 mAh cm^-2的高電流密度/容量下顯示出100小時(shí)的穩(wěn)定循環(huán)。

此外，該壓印策略可以很容易地?cái)U(kuò)展到大面積的軟包電池，而且它也被證明對(duì)其他親鋅金屬合金和金屬化合物是有效的。這項(xiàng)工作為穩(wěn)定的鋅負(fù)極在大電流和高容量下工作提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的策略。

圖3. 軟包電池性能

Stable Imprinted Zincophilic Zn Anodes with High Capacity. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202205771

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