南开AFM：简易电解 (111) 织构铜箔用于无枝晶锌金属电池

水系锌金属电池因其高安全性、低损耗、生态友好性等优点，正成为下一代大规模储能系统的理想选择。然而，不可控的锌枝晶生长和有限的锌金属负极利用率限制了其实际应用。

在此，南开大学陈军、严振华等人提出了一种基于Cu2+扩散和消耗速率关系优化的室温电沉积策略。作者制备了具有(111)织构的Cu集流体，用于构建具有高可逆性的无枝晶Zn金属负极。由于Zn的(002)面与Cu的(111)面之间的高晶格匹配，Zn沿其[001]取向沉积在(111)织构的Cu上。此外，与集流体水平对齐的(002)切面赋予Zn无枝晶的平面结构和优越的耐腐蚀性，从而具有高可逆性，寿命超过2186次。最重要的是，由此产生的锌负极可实现负极与正极容量比要求极高的软包电池稳定运行。

图1. 不同铜箔上沉积锌的示意图

总之，该工作报告了在Cu的(111)面上可获得具有高可逆性的无枝晶锌金属负极。研究表明，Zn的(002)晶面与Cu的(111)晶面相匹配，使Zn的(002)晶面与Cu的(111)晶面一致，实现了致密、均匀、无枝晶的锌沉积模式。同时，(002)表面能最低，使得Zn具有较好的抗腐蚀能力。因此，111-Cu箔可以提供更高的CE(超过99%)同时循环寿命超过2186次。除此之外，基于111-Cu@Zn负极组装的全电池可以在5 mA cm-2的超高电流密度下稳定运行640个循环，N/P比低至2.5。此外，111-Cu@Zn负极可以稳定软包电池的运行，其N/P为2。因此，该工作为实现具有特殊晶体取向的织构和高可逆性无枝晶金属负极的可持续发展提供了有效指导。

图2. 电池性能

Facile Electrolytic (111) ‐Textured Copper Foil for Dendrite‐Free Zinc Metal Batteries, Advanced Functional Materials 2024 DOI: 10.1002/adfm.202315726