织构化金属锌阳极(MZAs)用于选择性暴露具有高热力学稳定性的(002)Zn平面是一种有效的无枝晶Zn电沉积方案。然而,通过表面晶体结构工程影响Zn沉积形态的基本因素还没有得到很好理解。在此,安徽大学Hu Haibo、中国科学院Li Bo、哈尔滨工业大学Mo Funian通过在ZnSO4电解质中引入微量(0.01m)的茶碱,具有优先暴露(101)Zn面的MZAs可以有效促进无枝晶Zn沉积。
本文要点:
1) 作者通过实验结果和数学模型证实,茶碱衍生的阳离子由于较高的吸附能而优先吸附在(002)Zn晶面上,从而通过增加与Zn2+离子的结合亲和力来加速其生长。
2) 因此,这种现象有助于(101)Zn小面的织构暴露,以实现MZAs(101-Zn)的有序表面晶体取向,从而使电沉积/溶解循环能够在高达40%的放电深度下超过650小时,并显著提高101-Zn||carbon-cloth@MnO2全电池的再充电能力。该工作为MZAs的表面晶体取向和Zn沉积形态之间的科学联系提供了深入见解,同时为实现无枝晶MZAs开辟了巨大开发机会。
Zihai Cheng et.al Texture Exposure of Unconventional (101)Zn Facet: Enabling Dendrite-Free Zn Deposition on Metallic Zinc Anodes Adv. Energy Mater. 2024
DOI: 10.1002/aenm.202304003
https://doi.org/10.1002/aenm.202304003