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馬延文/趙進(jìn)ACS Energy Letters：紋理化處理賦予水系鋅金屬負(fù)極高可逆性

水系鋅金屬負(fù)極的結(jié)晶學(xué)調(diào)控可以有效抑制其枝晶的生長和不利的副反應(yīng)。然而，仍然缺乏直接賦予商業(yè)鋅箔特定紋理的能力。

南京郵電大學(xué)馬延文、趙進(jìn)、沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)Husam N. Alshareef等開發(fā)了一種晶粒尺寸輔助的冷軋方法，可將商業(yè)鋅箔重塑并統(tǒng)一為強(qiáng)（002）紋理的鋅。

圖1. 平面滑移和晶粒旋轉(zhuǎn)引起的Zn箔的晶面和形態(tài)演變示意圖

研究表明，在塑性變形過程中，晶粒大小對（002）紋理的形成有很大影響。通過適當(dāng)?shù)耐嘶鹛幚恚虡I(yè)鋅箔的晶粒尺寸可被控制在～30 μm，這有利于在接下來的冷軋過程中形成強(qiáng)（002）紋理。結(jié)果，由此產(chǎn)生的（002）紋理的鋅箔在用作水系金屬負(fù)極時顯示出更好的抗副作用和枝晶生長的能力。

圖2. 不同變形程度下退火Zn-2的晶粒尺寸和紋理特征分析

因此，與（101）紋理的鋅相比，（002）紋理的鋅顯示出高度延長的可逆性。在0.1 mA cm^-2/0.1 mAh cm^-2的低電流密度下，基于（002）紋理鋅電極的Zn//Zn對稱電池表現(xiàn)出超過2800小時的壽命，并在10 mA cm^-2/10 mAh cm^-2的高電流密度下表現(xiàn)出100小時。

增強(qiáng)的可逆性確保了鋅/多孔碳電容器在6000次以上的循環(huán)中表現(xiàn)出長期的循環(huán)穩(wěn)定性，并具有可忽略的容量衰減和100%的高CE。總體而言，這項(xiàng)工作的研究結(jié)果對于大規(guī)模生產(chǎn)高可逆的鋅金屬負(fù)極和開發(fā)高性能的鋅基水系儲能系統(tǒng)具有巨大的潛力。

圖3. 對稱電池的電化學(xué)性能

Texture Control of Commercial Zn Foils Prolongs Their Reversibility as Aqueous Battery Anodes. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01920

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