我院张宁教授课题组在水系可充锌电池研究方向取得重要进展

近日，化学与材料科学学院张宁教授课题组在水系可充锌电池研究方向取得重要进展，相关工作“Realizing Textured Zinc Metal Anodes through Regulating Electrodeposition Current for Aqueous Zinc Batteries”发表在国际顶级化学期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》（DOI: 10.1002/anie.202218386）上，河北大学为唯一通讯单位，我校硕士研究生袁文涛为第一作者，张宁教授为通讯作者。

发展高效、安全、可持续的先进电池技术是应对全球能源与环境危机的有效途径。其中，水系可充锌电池具有全性高、资源丰富、无毒环保等优点，在大规模储能领域中展示出良好应用前景。但是，传统金属锌负极（为(101)晶面取向）在水系电解液中存在锌枝晶生长、氢析出、腐蚀等问题，阻碍了高性能水系锌电池的发展。本工作中，张宁教授课题组提出了一种“电流密度调控锌晶体学结构”的有效策略，实现了具有(002)晶面择优取向的金属锌（Zn(002)）可控电沉积制备，从本征上提升了锌负极在水系电解液中的可逆性。结合实验表征和理论计算模拟，揭示了电流密度对锌晶面取向演变、锌成核以及生长过程的作用机制。研究表明所制备的Zn(002)负极能有效抑制枝晶生长和氢析出，其经历600次循环后仍具有99.8%的平均库伦效率，而且在10 mAh cm^-2测试条件下可实现深度放电循环稳定性（37.5% DOD）。相比于传统Zn(101)负极，基于Zn(002)负极构建的可充水系锌全电池（如Zn(002)//ZVO和Zn(002)//MnO₂）具有更加优异的电化学性能。这种电流调控晶体结构的有效策略为制备高性能金属锌负极提供了新思路，有望启发其它金属电极材料的可控电化学合成。

以上研究工作得到了中国科协青年人才托举工程项目、国家自然科学基金面上项目和河北大学生命科学与绿色发展研究院等项目的资助和支持。

全文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202218386