Nonepitaxial Electrodeposition of (002)‐Textured Zn Anode on Textureless Substrates for Dendrite‐Free and Hydrogen Evolution‐Suppressed Zn Batteries

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作者
Jingmin Zhang,Weiwei Huang,Longwei Li,Caiyun Chang,Kai Yang,Lei Gao,Xiong Pu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (21) 被引量:149
标识
DOI:10.1002/adma.202300073
摘要

Nontoxic and safe aqueous Zn batteries are largely restricted by the detrimental dendrite growth and hydrogen evolution of Zn metal anode. The (002)-textured Zn electrodeposition, demonstrated as an effective approach for solving these issues, is nevertheless achieved mainly by epitaxial or hetero-epitaxial deposition of Zn on pre-textured substrates. Herein, the electrodeposition of (002)-textured and compact Zn on textureless substrates (commercial Zn, Cu, and Ti foils) at a medium-high galvanostatic current density is reported. According to the systematic investigations on Zn nucleation and growth behaviors, this is ascribed to two reasons: i) the promoted nonepitaxial nucleation of fine horizontal (002) nuclei at increased overpotential and ii) the competitive growth advantages of (002)-orientated nuclei. The resulting freestanding (002)-textured Zn film exhibits significantly suppressed hydrogen evolution and prolonged Zn plating-stripping cycling life, achieving over 2100 mAh cm-2 cumulative capacity under a current density of 10 mA cm-2 and a high depth of discharge (DOD) of 45.5%. Therefore, this study provides both fundamental and practical insights into long-life Zn metal batteries.
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