10月7日消息,一篇发布于ChemRxiv的预印本论文(DOI: 10.26434/chemrxiv.15010035)报道了锌金属负极速率能力的晶面生长调控新策略,作者为Fuller Stephen T。
在高功率电池用金属负极场景中,远离平衡态条件下实现可控结晶是核心科学难题之一。近年研究已确认晶体各向异性是决定电沉积形貌的关键因素。该研究反其道而行:不是促进而是通过减缓界面动力学来抑制高度各向异性的依赖晶面生长,从而获得更各向同性、形貌更均匀的电沉积层。以锌为例,作者采用非水系 Zn(OTf)2/乙腈电解质,促使形成致密的不规则形状晶核——与传统水系 Zn(OTf)2、ZnSO4 电解质中形成的规则面状晶核形成鲜明对比。三维轮廓仪测量显示,有机电解质中锌的各向同性生长带来显著更平坦的沉积形貌,并在对称电池中支撑起超高速率的锌负极循环。
水系锌离子电池因本征安全与低成本被视为规模储能候选技术,但锌负极枝晶与副反应导致循环寿命不足是产业化的主要瓶颈。主流路线聚焦电解液添加剂与人工界面层,此项工作则从结晶学层面提出“以慢制快”的反直觉方案——通过电解质溶剂化结构切换生长模式。该策略与现有界面工程手段可叠加,若能在实用化电解质体系中复现,将有助于推动水系/非水系锌电池走向长寿命储能应用。
(来源:ChemRxiv)