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水系鋅金屬電池因其高安全性、低損耗、生態友好性等優點，正成為下一代大規模儲能系統的理想選擇。然而，不可控的鋅枝晶生長和有限的鋅金屬負極利用率限制了其實際應用。

在此，南開大學陳軍、嚴振華等人提出了一種基于Cu²⁺擴散和消耗速率關系優化的室溫電沉積策略。作者制備了具有(111)織構的Cu集流體，用于構建具有高可逆性的無枝晶Zn金屬負極。由于Zn的(002)面與Cu的(111)面之間的高晶格匹配，Zn沿其[001]取向沉積在(111)織構的Cu上。

此外，與集流體水平對齊的(002)切面賦予Zn無枝晶的平面結構和優越的耐腐蝕性，從而具有高可逆性，壽命超過2186次。最重要的是，由此產生的鋅負極可實現負極與正極容量比要求極高的軟包電池穩定運行。

圖1. 不同銅箔上沉積鋅的示意圖

總之，該工作報告了在Cu的(111)面上可獲得具有高可逆性的無枝晶鋅金屬負極。研究表明，Zn的(002)晶面與Cu的(111)晶面相匹配，使Zn的(002)晶面與Cu的(111)晶面一致，實現了致密、均勻、無枝晶的鋅沉積模式。同時，(002)表面能最低，使得Zn具有較好的抗腐蝕能力。因此，111-Cu箔可以提供更高的CE(超過99%)同時循環壽命超過2186次。

除此之外，基于111-Cu@Zn負極組裝的全電池可以在5 mA cm^-2的超高電流密度下穩定運行640個循環，N/P比低至2.5。此外，111-Cu@Zn負極可以穩定軟包電池的運行，其N/P為2。因此，該工作為實現具有特殊晶體取向的織構和高可逆性無枝晶金屬負極的可持續發展提供了有效指導。

圖2. 電池性能

Facile Electrolytic (111) ‐Textured Copper Foil for Dendrite‐Free Zinc Metal Batteries, Advanced Functional Materials 2024 DOI: 10.1002/adfm.202315726

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南開AFM：簡易電解 (111) 織構銅箔用于無枝晶鋅金屬電池

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