河北大学张宁Angew.：调节电沉积电流实现3000小时高可逆锌金属负极

锌金属负极的结晶学调控有希望促进锌在水系电解液中的可逆性，但有效构建具有特定结晶学纹理的锌仍然具有挑战性。

图1. 纹理Zn的制备和特征

河北大学张宁等首次开发了一种电流控制的电沉积策略，以在低成本的Zn(CH₃COO)₂(Zn(Ac)₂)和ZnSO₄水系电解液中对Zn电沉积物进行纹理处理，而不需要特定的阴离子型电解液或特定的基材。

这里以Zn(Ac)₂电解液和Cu基底的电解池为模型系统，随着电流从20到80 mA cm^-2的增加，电沉积锌的纹理逐渐从（101）转变为（002）。

令人印象深刻的是，所制备的(002)纹理的锌纸（表示为Zn(002)）在(002)晶面的相对纹理系数高达95.66%。实验和理论的互补性表明，由于Zn²⁺在(100)上具有较大的吸附能量，具有较大额外能量的高电流密度促进了(100)晶面的生长速度（其生长方向与基体表面水平），使(002)表面最终暴露。

图2. 半电池性能

此外，高电流加速了具有丰富晶核的Zn成核率，使沉积均匀。因此，所制备的Zn(002)电极表现出前所未有的可逆性，600次循环的平均库仑效率（CE）为99.8%，长期循环超过3000小时（1 mA cm^-2, 0.5 mAh cm^-2），深度循环稳定性超过190小时，放电深度为37.5%（20 mA cm^-2, 10 mAh cm^-2）。

此外，Zn(002)提高了普通钒/锰（V/Mn）基正极的全电池的电化学性能。我们的发现将对纹理金属材料的电合成有所启发。

图3. 全电池性能

Realizing Textured Zinc Metal Anodes through Regulating Electrodeposition Current for Aqueous Zinc Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202218386

河北大学张宁Angew.：调节电沉积电流实现3000小时高可逆锌金属负极

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