Angew：通过调节电沉积电流实现织构化锌金属负极用于水系锌电池

Nanoyu

2023-01-14

锌(Zn)金属负极的晶体学调制有望提高Zn在水溶液中的可逆性，但有效构建具有特定晶体学织构的Zn仍然具有挑战性。

近日，河北大学Ning Zhang开发了一种通用的和可扩展的电沉积策略，通过简单地调节电镀电流密度来操纵Zn电沉积物的织构。

文章要点

1）研究人员以低成本的Zn(ac)₂水溶液为电解液的电解池和Cu为模型体系，随着电流密度从20 ~ 80 mA·cm^-2增加，电沉积的Zn织构逐渐从(101)晶面向(002)晶面转变。

2）由于Zn²⁺在(100)面上的相对大的E_ads，具有大的额外能量的高电流密度显著地促进了(100)面的生长速率，从而使得(002)面最终暴露。此外，高电流加速了Zn成核速率，以产生用于均匀沉积的大量核。

3）如此制备的Zn(002)电极可以避免普通Zn(101)电极所面临的枝晶生长、H₂演化和腐蚀问题。Zn(002)电极表现出优异的可逆性，对于Zn//Cu电池(2 mA cm^-2和1 mAh cm^-2)在600次循环中具有99.8%的CE，并且长期循环超过3000 h (1 mA cm^-2和0.5 mAh cm^-2)和深度循环稳定性超过190h(20ma cm-2时为10 mAh cm-2；37.5% DOD)用于Zn//Zn电池。此外，锌(002)负极与传统钒锰基氧化物阴极耦合的全电池表现出优异的电化学性能。

这些结果不仅突出了电流密度在织构化Zn金属中的重要作用，而且还将启发用于各种电化学应用的其它感兴趣的织构化金属的制备。

参考文献

Wentao Yuan, et al, Realizing Textured Zinc Metal Anodes through Regulating Electrodeposition Current for Aqueous Zinc Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202218386

DOI: 10.1002/anie.202218386

https://doi.org/10.1002/anie.202218386