通过识别锌电池的最佳晶体平面来抑制金属腐蚀

作者：

Lingxiao 任， Zhenglin 胡， Chengxin Peng和罗佳彦

摘要

直接使用金属作为电池阳极可以显着提高能量密度，但循环受到限制。为了使电池更具可持续性，一种策略是通过取向调节来减轻金属在电镀过程中形成随机形态的倾向，例如，通过外延电沉积水平锁定六方锌片或通过锌/电解质界面调制垂直排列。目前的策略集中在获得刻面沉积，因为它具有最小的表面能。在这里，得益于制备刻面单晶锌阳极库和控制锌血小板沉积物取向的能力，我们挑战了这一传统信念。结果表明，虽然具有水平外延的单晶刻面Zn电极确实具有最高的临界电流密度，但具有垂直排列沉积物的刻面电极在抑制Zn金属腐蚀和具有最佳可逆性方面是最重要的电极。这种独特性源于个刻面电极的最小电化学表面积，其本质上建立在表面原子扩散势垒和托盘的方向上。这些基于单晶阳极的新发现推进了对可持续金属电池电沉积过程的基本理解，并为探索金属电极的加工-结构-性能关系提供了范式。