近日，南京邮电大学材料科学与工程学院、有机电子与信息显示国家重点实验室马延文教授、赵进教授团队在水系锌电池领域取得新进展。相关成果以“Grain Boundary Filling Empowers (002)-Textured Zn Metal Anodes with Superior Stability”为题发表在国际学术期刊Advanced Materials（《先进材料》）上。重点实验室马延文教授、赵进教授和南京大学王学斌教授为共同通讯作者，博士生陈子博与王翌州为论文共同第一作者。
水系锌电池由于极高的安全性、低成本、环保、工艺简单等优点而得到了广泛的研究和关注，有望成为电网级大规模储能的领先技术。但锌负极仍然面临着枝晶生长、析氢和腐蚀的问题，限制了水系锌电池的实际应用。为解决上述问题，将锌负极设计成以（002）晶面为主导织构的晶面调控策略被认为是最有效的方法之一。尽管在锌的织构调节方面已经取得了很大进展，但金属晶界的不利影响却往往被忽视。因为在（002）织构锌中存在着大量晶粒，从金属腐蚀的角度来看，晶间区域的反应活性要高于在晶内区域。因此，这些高活性的晶间区域会产生不必要的优先锌沉积和副反应（腐蚀、析氢），严重阻碍（002）织构锌负极的稳定运行。
针对上述挑战，团队利用晶间润湿的原理，提出了一种修饰（002）织构锌晶间区域的新策略。即采用简单的热处理方法，使用金属铟作为晶界填料，将其填充于锌晶粒间，同时将初始锌的随机织构转化为单一的（002）织构。得到的这种晶间修饰的（002）织构锌负极（IM(002) Zn）确保了均匀的外延锌沉积，并显著抑制了晶间副反应的发生。这些特性使得IM(002) Zn在对称电池中表现出高的循环稳定性(1 mA cm–2 /1 mAh cm–2下6200 h, 10 mA cm–2 /10 mAh cm–2下880 h)。并在Zn||MnO2全电池中也同样表现出优异的性能(分别在0.5 A g–1、1 A g–1下循环500次后，均表现出90%以上的容量保持率)。该研究成功地解决了（002）织构锌负极晶间副反应的问题，为稳定锌金属负极的设计提供了新的思路。
晶间修饰策略构筑无副反应的单一（002）织构锌负极
原文链接: https://doi.org/10.1002/adma.202411004
撰稿：赵进 编辑：陈宁娜 审核:凌海峰