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学术 2024-11-19 12:05 广东

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研究概述

定向锌（Zn）电沉积对于水系锌金属电池的长期性能至关重要。

然而，锌负极与电解液之间的复杂界面反应阻碍了对锌金属沉积的全面理解。

基于此，2024年11月16日，浙江大学陆俊教授/徐云凯、北京化工大学陈仕谋教授/邱介山教授在国际期刊Advanced Materials发表题为《Crystallographic Reorientation Induced by Gradient Solid-Electrolyte Interphase for Highly Stable Zinc Anode》的研究论文。

在这里，研究人员阐明了锌沉积的反应路径，并报告了在梯度固体电解质界面（SEI）诱导下，优先形成锌单晶晶核，随后形成致密的Zn(002)沉积。

研究发现，由丰富的B-O和C物种组成的梯度SEI有助于加快Zn²⁺成核速率、减小核尺寸，促进了锌单晶晶核的形成。

此外，SEI的均匀性和机械稳定性确保了锌负极从Zn(101)到(002)面的晶体重定向，有效抑制了Zn²⁺剥离/沉积过程中的枝晶生长和金属腐蚀。

这些优势显著增强了锌负极的稳定性，对称锌电池循环寿命的延长和在Zn//Cu不对称电池中超过5000次循环的优异可逆性（>99.5%）都证明了这一点。

值得注意的是，这种策略还使得无负极锌//I₂电池能够稳定运行，寿命长达3000次循环。

这项工作推进了对锌成核、生长和Zn²⁺剥离/沉积等锌电化学行为的理解。

图文解读

图1：Zn²⁺的成核和生长行为。

图2：循环过程中锌负极的结构与性能。

图3：对称和非对称电池的电化学性能。

文献信息

Crystallographic Reorientation Induced by Gradient Solid-Electrolyte Interphase for Highly Stable Zinc Anode, Advanced Materials, 2024. https://doi.org/10.1002/adma.202412667

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