近日，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重要进展。相关成果以“Converting Commercial Zn Foils into Single (002)-Textured Zn with Millimeter-Sized Grains for Highly Reversible Aqueous Zinc Batteries”为题发表在国际学术期刊Angewandte Chemie International Edition（《德国应用化学》）上。重点实验室马延文教授、赵进教授和长沙理工大学袁度教授为共同通讯作者，博士生陈子博为论文第一作者。
水系锌电池由于极高的安全性和锌金属丰富的自然资源、高理论容量和低成本等优点而得到了广泛的研究和关注，被认为是极具潜力的下一代大规模储能装置。然而，在实际应用中水系锌电池仍面临着巨大挑战，包括锌负极枝晶生长与腐蚀和析氢等副反应导致的稳定性不足和库仑效率低。因此，抑制锌金属负极上的副反应与实现均匀稳定沉积，是实现水系锌电池实际应用的关键。
针对上述挑战，团队提出了一种快速熔融-凝固的方法，可以有效将商用锌箔转化为具有毫米级晶粒的单一(002)织构锌。该方法消除了不同商用锌箔初始织构、残余应力、晶粒尺寸的差异，并使得商用锌箔均匀地形成单一(002)织构的锌。单一(002)织构确保了大规模外延和致密的锌沉积，同时晶界的减少显著抑制了晶间副反应。这些特性使得大晶粒单一(002)织构锌在严苛条件下(100 mA cm–2, 100 mAh cm–2)也能展现出均匀、致密的锌沉积形貌，在对称电池中同样表现出高度的循环稳定性(1 mA cm–2 /1 mAh cm–2下3280 h, 10 mA cm–2 /10 mAh cm–2下830 h)。该研究成功地解决了锌箔在常规退火处理后织构演化不可控的问题，建立了一种制造高可逆的单一(002)织构锌负极的高效策略。
快速熔融-凝固方法构筑毫米级晶粒单一(002)织构锌并获得均匀的锌外延沉积
文献链接：https://doi.org/10.1002/anie.202401507
（撰稿：赵进 编辑：陈宁娜 审核：凌海峰）