Ultra‐High Proportion of Grain Boundaries in Zinc Metal Anode Spontaneously Inhibiting Dendrites Growth

阳极 金属 晶界 晶粒生长 材料科学 冶金 化学 粒度 微观结构 电极 物理化学
作者
Sitian Lian,Zhijun Cai,Mengyu Yan,Congli Sun,Nianyao Chai,Bomian Zhang,Kesong Yu,Ming Xu,Jiexin Zhu,Xuelei Pan,Yuhang Dai,Jiazhao Huang,Bo Mai,Ling Qin,Wenchao Shi,Qiqi Xin,Xiangyu Chen,Kai Fu,Qinyou An,Qiang Yu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (32) 被引量:12
标识
DOI:10.1002/anie.202406292
摘要

Abstract Aqueous Zn‐ion batteries are an attractive electrochemical energy storage solution for their budget and safe properties. However, dendrites and uncontrolled side reactions in anodes detract the cycle life and energy density of the batteries. Grain boundaries in metals are generally considered as the source of the above problems but we present a diverse result. This study introduces an ultra‐high proportion of grain boundaries on zinc electrodes through femtosecond laser bombardment to enhance stability of zinc metal/electrolyte interface. The ultra‐high proportion of grain boundaries promotes the homogenization of zinc growth potential, to achieve uniform nucleation and growth, thereby suppressing dendrite formation. Additionally, the abundant active sites mitigate the side reactions during the electrochemical process. Consequently, the 15 μm Fs−Zn||MnO 2 pouch cell achieves an energy density of 249.4 Wh kg −1 and operates for over 60 cycles at a depth‐of‐discharge of 23 %. The recognition of the favorable influence exerted by UP‐GBs paves a new way for other metal batteries.
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