赵进&马延文&谢燕楠Nano Energy：高可逆锌金属负极，大电流密度下1200h超稳定循环！

可充锌离子水电池（ZIBs）已经成为电网规模储能系统中最具潜力的技术之一。然而，在实际应用中，平面结构的锌离子电池负极上不可控的枝晶生长和副反应严重困扰着人们，因此迫切需要开发有效的策略来稳定锌负极。

南京邮电大学赵进、马延文、谢燕楠等揭示了锌枝晶的生长与锌沉积过程中内应力积累密切相关，并设计和制备了一种具有图案化微槽结构的锌金属负极，它可以有效释放沉积引起的应力并抑制枝晶的生长。

图1. 材料制备及模拟

具体而言，作者在Zn/聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜上直接观察到了应力诱导的Zn负极形态变化，这表明沉积诱导的应力与枝晶的生长密切相关。

然后，进一步提出了一种微区应力缓和的途径，即通过金属网辅助在Zn金属箔表面引入有序的沟槽（约30微米宽度和约25微米深度）来抑制Zn枝晶的生长，并适应大量的Zn沉积量。图案化沟槽可以提供足够的缓冲空间，有效地缓解沉积引起的应力积累。

图2. 对称电池性能

值得一提的是，与Nafion薄膜涂层耦合的图案化锌负极可以有效抑制副反应，并在10 mA cm^-2的高电流密度下呈现1200小时的超稳定循环，并在1-20 mA cm^-2的倍率性能范围内具有低电化学极化，以及在10 mA cm^-2和10 mAh cm^-2的深度放电/充电性能中具有稳定的电压滞后。所提出的策略的可行性被进一步证实，并在Zn|MnO₂柔性电池中得到实施，该电池具有令人印象深刻的186 mAh g^-1的容量，高电化学稳定性和出色的机械柔性。该研究的发现有望为设计高可逆的水系锌离子电池提供深刻的见解。

图3. 全电池性能

Releasing Plating-Induced Stress for Highly Reversible Aqueous Zn Metal Anodes. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107814

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