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開發(fā)高穩(wěn)定和無枝晶的鋅負(fù)極對(duì)鋅金屬電池的商業(yè)應(yīng)用至關(guān)重要。然而，對(duì)鋅枝晶形成機(jī)制的理解仍然不夠。

圖1. 退火鋅的形貌和結(jié)構(gòu)表征

中南大學(xué)王海燕等表征了商用鋅箔中存在的晶格缺陷和殘余應(yīng)力，并首次通過實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)了鋅枝晶形成的機(jī)制。結(jié)果表明，由于晶格缺陷導(dǎo)致的鋅在電極界面的非均勻沉積和由于殘余應(yīng)力導(dǎo)致的限制性外延電沉積是商業(yè)鋅箔中鋅枝晶形成的內(nèi)在原因。

圖2. 商用鋅和退火鋅之間的電化學(xué)行為差異比較

基于這些考慮，作者提出了一種退火重建策略來消除鋅晶體中的晶格缺陷和應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)鋅負(fù)極的致密外延電沉積。所制備的退火鋅負(fù)極表現(xiàn)出無枝晶的形態(tài)和增強(qiáng)的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。總體而言，這項(xiàng)工作首次證明，除了晶體取向外，晶格缺陷和殘余應(yīng)力也是鋅外延電沉積的非常重要的因素，這可以為今后的鋅負(fù)極改性研究提供一種新機(jī)制。

圖3. 電化學(xué)性能研究

Discovering the Intrinsic Causes of Dendrite Formation in Zinc Metal Anodes: Lattice Defects and Residual Stress. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202218612

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