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研究概述

以往的研究主要集中在促进电沉积锌（Zn）的（002）晶面生长出平行于电极表面方向的薄Zn板，从而实现抑制枝晶生长的Zn负极。

基于此，2024年10月11日，温州大学袁一斐教授/何坤副教授、深圳大学王振波教授（俄罗斯工程院外籍院士）在国际期刊Advanced Energy Materials发表题为《Achieving the Dendrite-Free Zn Anode by Inducing the (101)-Preferred Electrodeposition of Zn Crystals》的研究论文。

在此，研究人员用了一种新颖的方法，即在Zn箔上原位构建锡（Sn）改性层。

通过深入的横截面形态分析，观察到设计的Sn界面诱导Zn的（101）优先电沉积，导致Zn薄板以65°的通用角“直立”在电极表面上有序排列。

这种晶体学特性保证了电化学沉积的Zn层的平坦和致密形态，从而抑制了Zn枝晶生长和析氢等问题。

结果表明，无枝晶的Sn-Zn负极在1 mA cm-2和0.5 mAh cm-2条件下的长期循环稳定性达到了4000小时，与未改性锌负极的50小时稳定性相比有了显著提高。

本研究的发现为界面机理提供了深入的理解，并为金属负极界面的创新设计具有指导意义。

图文解读

图1：Sn层在Zn箔上的结构表征

图2：电化学性能测试，显示Sn-Zn负极在循环稳定性和过电位方面优于Zn负极

图3：Sn-Zn负极在全电池的循环稳定性和电化学性能

文献信息

Achieving the Dendrite-Free Zn Anode by Inducing the (101)-Preferred Electrodeposition of Zn Crystals, Advanced Energy Materials, 2024.