蘇州高等研究院實現高表面能鋅負極自發無位錯同質外延
7月1日，中國科學技術大學蘇州高等研究院張笑談特任副研究員在《Nature Communications》上發表題目為“Uniaxially oriented zinc metal negative electrodes toward spontaneous dislocation-free homoepitaxy”的研究論文。
根據Gibbs-Curie-Wulff平衡形貌理論，晶面的生長速率與其單位表面能成正比：表面能較低的晶面生長緩慢且更易暴露。因此，傳統觀點認為，通過優先暴露低表面能密排晶面（如BCC-Li(110)、FCC-Al(111)和HCP-Zn(0002)）可有效抑制副反應，構筑高可逆金屬負極。然而，最新研究發現，具有高表面能晶面（如Li(002)、Zn(1010)）的金屬負極同樣能夠實現均勻沉積，顛覆了“低表面能優先”設計原則，原因在于：雖然低表面能晶面有助于減少副反應，但其緩慢的沉積速率和較大的剝離能壘反而限制了循環穩定性。因此，迫切需要從原子尺度深入探究強織構金屬負極的電沉積行為，并重新制定織構調控標準。
Zn(1120)金屬負極沿生長方向實現自發、無位錯的同質外延生長
本研究創新性地選取高表面能的Zn(1120)晶面，構筑了單一取向的鋅金屬負極，并系統探究了其沉積行為與電化學可逆性。結合球差校正掃描透射電鏡（STEM）表征，首次在電沉積界面直觀地觀察到：沉積鋅沿[1120]方向與基底實現零晶格失配的無位錯共格外延。所組裝的Zn||NH4V4O10全電池能穩定循環2600圈，容量保持率高達94.7%。研究團隊進一步將該單一晶體取向的設計理念拓展至其他晶面取向的鋅金屬負極，系統分析了不同晶面取向下的沉積動力學與晶界網絡特征。結果表明，單一取向金屬負極因其晶粒具有均一的生長速率、有序的原子結構及優異的晶界穩定性，能夠實現自發的、無位錯的同質外延生長。
中國科大蘇州高研院特任副研究員張笑談為論文第一作者，通訊作者為遼寧材料實驗室李冏晛博士和中南大學周江教授，中國科學技術大學蘇州高等研究院仿生界面材料科學全國重點實驗室為論文第一單位。該工作還得到了江蘇省自然科學基金、國家自然科學基金等項目的支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60797-z
（蘇州高等研究院、仿生界面材料科學全國重點實驗室、納米科學技術學院、科研部）
本文鏈接：http://knowith.com/news-3-3214.html蘇州高等研究院實現高表面能鋅負極自發無位錯同質外延
聲明：本網頁內容由互聯網博主自發貢獻，不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅，請大家謹防詐騙！若有侵權等問題請及時與本網聯系，我們將在第一時間刪除處理。
