​南邮Angew：将商业锌箔转化为毫米颗粒的单层(002)织构锌用于水系锌离子电池

可充电水系锌离子电池（ZIB）有望成为替代主流锂离子电池的有力候选者。然而，作为负极材料，锌金属不可避免地会受到锌枝晶生长、析氢反应（HER）以及水性电解质腐蚀的影响，其都严重限制了ZIB的实际应用。

在此，南京邮电大学赵进团队展示了一种快速熔化凝固法，可有效地将商业锌箔转化为具有毫米尺寸晶粒的单一(002)织构锌。具体而言，熔融过程消除了各种商业锌箔的初始织构、残余应力和晶粒尺寸变化，保证了商业锌箔的均匀性，成为单一(002)织构锌。此外，单一的(002)织构确保了大规模的外延和致密的Zn沉积，而晶界的减小显著地减少了晶间反应。

结果显示，单(002)织构Zn在恶劣条件下(100 mA cm^-2, 100 mAh cm^-2)表现出均匀且致密的Zn沉积。其在Zn ||Zn对称电池中表现出良好的可逆性(1 mA cm^-2下3280 h, 10 mAh cm^-2下830 h)以及在放电深度值高达75%下超过180 h的长循环稳定性。

图1. 快速熔融-凝固法制备单一(002)织构Zn的示意图

总之，该工作开发了一种快速熔融凝固法用于有效地将商业锌箔转化为具有毫米尺寸晶粒的单一(002)织构Zn。该工艺既保留了锌箔的形貌又消除了不同锌箔之间的初始织构、残余应力和晶粒尺寸变化的影响。该方法成功地解决了锌箔在锌熔点以下退火处理后不可控织构形成的难题。单(002)织构和巨大的晶粒尺寸特性使制备的锌箔具有良好的外延锌沉积和高的耐腐蚀性。

结果显示，在10 mA cm^-2和高达75%的DOD值的恶劣条件下，用所制备的单一(002)织构Zn构建的Zn||Zn对称电池在180 h内表现出显著的稳定性。此外，其全电池和电容器具有出色的循环性能(在1 A g^-1下循环1500次后，电池容量保持率为74%，在2 A g^-1下循环20000次后，电容器容量保持率为88%)。因此，该研究展示了一种简单且高效的生产策略，为高可逆锌负极的制备提供了新的指导。

图2. 全电池性能

Converting Commercial Zn Foils into Single (002)-Textured Zn with Millimeter-Sized Grains for Highly Reversible Aqueous Zinc Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202401507