​西湖大学姜汉卿AEM：通过在优选晶面上均匀沉积锌实现超稳定锌金属负极

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​西湖大学姜汉卿AEM：通过在优选晶面上均匀沉积锌实现超稳定锌金属负极
由于无法控制的锌枝晶生长和有害的寄生反应，锌金属电池（ZMB）的电化学性能不尽如人意，严重阻碍了其大规模应用。
​西湖大学姜汉卿AEM：通过在优选晶面上均匀沉积锌实现超稳定锌金属负极
图1. 锌沉积行为示意图
西湖大学姜汉卿等首次报道了一种稳定的刻面铜基底，即通过简单的湿法蚀刻工艺，在其表面形成了优先暴露的晶面。具体来说，通过选择性蚀刻工艺形成的（100）晶相暴露的Cu电极显示出有效降低的能垒和对Zn金属成核的强吸收能，从而实现了无枝晶的光滑表面。相比之下，原来以（111）晶相为主的铜电极会出现明显的枝晶，锌沉积也极不均匀。
此外，为了进一步提高电化学性能，作者还结合光刻和湿法蚀刻工艺设计并制作了比表面积更大、空间更充足的三维切线亲锌半球凹面。选择性蚀刻工艺产生的半球形孔不仅有助于降低循环过程中的能量障碍，还能使锌离子分布均匀，从而实现金属锌的均匀沉积。
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图2. 刻面铜微球电极和原始铜上的锌沉积行为
得益于亲锌位点和三维导电宿主的协同，刻面铜半球形电极可在1 mAh cm-2、5 mA cm-2下的1500次循环中实现高度稳定和可逆的锌沉积/溶解，平均库仑效率（CE）高达 99.9%。即使是在10 mA cm-2和5 mAh cm-2的高锌容量下，它也可以在200次循环后提供98.9%的CE。
更重要的是，与CNTs/聚苯胺插层氧化钒（PVO）正极耦合的全电池表现出相当长的循环寿命，高达1000次循环，并提高了出色的倍率性能。这项工作将为合理设计具有丰富亲锌位点的无枝晶锌负极带来潜在的想法和灵感，以促进ZMB的实际应用。
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图3. 电化学性能研究
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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