织构调控助力实现界面稳定的可充电水系锌电池负极（英文）

作者：王金迪; 张宝; 蔡钊; 詹仁明; 王文宇; 付林; 万敏涛; 肖润; 欧阳涛; 王莉; 蒋建军; Zhi Wei Seh; 李泓; 孙永明^*

来源：Science Bulletin, 2022, 67(07): 716-724.

水系锌电池在储能领域具有广阔的应用前景.然而,其实际应用受到锌金属负极自发腐蚀副反应和不均匀沉积行为等问题的掣肘.本文通过简单的热退火工艺,制备了(002)晶面择优的锌金属负极.一方面,由于良好的晶格匹配性,锌金属电极表面可以共形生长具有优异Zn2+离子电导率(16.9 mS cm-1)和较低电子电导率(1.28×104Ωcm)的(001)晶面主导的碱式硫酸锌固体电解质界面层,可有效抑制金属锌的自发腐蚀等副反应,并调节金属锌的电化学沉积行为.另一方面,锌金属(002)晶面具有较低的自扩散势垒,有利于锌离子在电极表面的二维扩散,促进金属锌的平面电化学沉积.以该(002)晶面择优的锌金属电极组装的对称电池实现了在2 mA cm-2和0.5 mAh cm-2条件下稳定循环7000次,且过电位仅为25 mV;其与MnO2正极组装全电池后可实现在10C下循环1000次,且容量保持率高达92.7%,平均库伦效率为99.9%.

• 单位
  清华大学; 华中科技大学