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第一作者：廉思甜

通訊作者：麥立強，王學文，趙康寧

通訊單位：武漢理工大學

麥立強，武漢理工大學黨委常委、副校長，武漢理工大學材料科學與工程學院院長，材料學科首席教授、博士生導師，2023年中國科學院院士增選有效候選人。在Nature（3篇）、Science（1篇）等刊物發表SCI論文566篇。研究領域為：納米能源材料與器件。

王學文，武漢理工大學材料科學與工程國際化示范學院教授、博士生導師，湖北省百人計劃專家，武漢理工大學15551青年人才。先后在Natl. Sci. Rev.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Energy Environ. Mater.等國際權威學術期刊上發表論文50余篇。研究方向：飛秒光制造技術、超快動力學探測、激光加工。

趙康寧，現任職大灣區大學（籌）助理教授，發表SCI論文100余篇，總被引次數超過10000余次，其中以（共同）一作/通訊作者發表在J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mat.、Angew. Chem.等國際知名期刊上發表SCI收錄論文40余篇，多篇文章入選ESI 前1%高被引論文，H 因子56，獲授權國家專利發明8項。研究方向：電化學儲能器件的關鍵材料及其原位表征。

論文速覽

水系鋅離子電池（AZIBs）因其低成本和高安全性，而成為有吸引力的電化學儲能解決方案。然而，負極中的枝晶和不受控制的副反應削弱了電池的循環壽命和能量密度。金屬中的晶界通常被認為是上述問題的根源，但作者提出了不同的結果。

本論文通過飛秒激光轟擊在Zn負極上引入了超高比例的晶界，以增強Zn金屬/電解質界面的穩定性。這種超高比例的晶界促進了Zn生長電位的均勻化，實現均勻成核和生長，從而抑制了枝晶的形成。此外，豐富的活性位點減輕了電化學過程中的副反應。

結果表明，15-μm-Fs Zn||MnO₂軟包電池實現了249.4 Wh kg^-1的能量密度，并在23%放電深度下運行超過60次循環。通過UP-GBs的有利影響，為其他金屬電池開辟了新途徑。

圖文導讀

圖1：Zn負極中晶界的形成機制和特性。

圖2：Zn沉積的成核與生長。

圖3：Zn對稱電池的電化學行為。

圖4：超高比例晶界（UP-GBs）抑制枝晶生長。

圖5：Zn||MnO₂全電池的電化學性能。

總結展望

本研究通過在Zn負極中引入超高比例的晶界，顯著提高了Zn金屬電池的穩定性和實用性。與傳統的商業Zn箔相比，這種通過飛秒激光處理的Zn負極展現出更快的成核和生長動力學，實現了2D生長，從而有效抑制了枝晶的形成。

實驗結果表明，15-μm-Fs-Zn||MnO₂軟包電池在23%放電深度下能夠穩定運行超過60次循環，達到了249.4 Wh kg^-1的能量密度。該成果不僅為Zn金屬電池的發展提供了新的方向，也為其他金屬電池的技術進步提供了潛在的借鑒。

文獻信息

標題：Ultra-High Proportion of Grain Boundaries in Zinc Metal Anode Spontaneously Inhibiting Dendrites Growth

期刊：Angewandte Chemie International Edition

DOI：10.1002/anie.202406292

原創文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/05/27/b0ad99e73a/

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