哈工大機電學(xué)院楊立軍教授團隊研究成(chéng)果爲高性能(néng)鋅基儲能(néng)器件開(kāi)發(fā)提供新思路

哈工大全媒體（梁英爽 劉亞楠 文/圖）近日，哈工大機電學(xué)院楊立軍教授團隊基于超快激光微納制造技術精準調控了鋅負極電化學(xué)性能(néng)，研究成(chéng)果以《超快激光一步制備三維微納結構實現高性能(néng)鋅金屬電極》（Ultrafast Laser One-Step Construction of 3D Micro-/Nanostructures Achieving High-Performance Zinc Metal Anodes）爲題發(fā)表在《彙智光學(xué)》（PhotoniX）上，爲超快激光微納制造技術在鋅基儲能(néng)領域的實際應用提供新思路。

鋅金屬具有存儲量豐富、無毒、環保、低電化學(xué)電勢、高理論容量等優勢，已成(chéng)爲水系鋅離子電池最有前途的負極材料。然而，在水系鋅離子電池循環過(guò)程中，鋅負極表面(miàn)不可控的枝晶生長(cháng)及有害腐蝕/副反應縮短了器件性能(néng)。

針對(duì)上述問題，團隊運用超快激光一步制備方法構建鋅金屬負極表面(miàn)功能(néng)性三維微納結構，有效解決了鋅負極存在的枝晶生長(cháng)及腐蝕/副反應問題。三維微納結構集成(chéng)了低局部電流密度、快速鋅離子傳輸和超高鋅沉積空間，有效優化了電極表面(miàn)電場分布、鋅離子濃度分布和鋅的成(chéng)核行爲，實現了均勻的鋅沉積并抑制了其腐蝕/副反應，在實際應用中展現出優異的電化學(xué)性能(néng)和柔性性能(néng)，爲在金屬電極表面(miàn)構建三維微納結構以實現高性能(néng)儲能(néng)器件提供創新方法。

哈工大爲論文第一通訊單位。楊立軍教授、化工與化學(xué)學(xué)院範立雙副教授、中國(guó)醫學(xué)科學(xué)院北京協和醫學(xué)院田思超教授和韓國(guó)科學(xué)技術研究院李振宇（Jinwoo Lee）教授爲論文共同通訊作者。材料學(xué)院博士後(hòu)劉亞楠、機電學(xué)院丁烨副教授爲論文共同第一作者。化工與化學(xué)學(xué)院博士生劉澤平、中國(guó)軍事(shì)科學(xué)院國(guó)防科技創新研究院李星辰助理研究員、貢比涅技術大學(xué)博士生謝繼昌、韓國(guó)科學(xué)技術研究院徐亮亮副教授和北京理工大學(xué)李健副教授參與相關研究工作。

該研究獲重點領域研發(fā)計劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海航天科技創新基金、黑龍江省頭雁團隊原創探索基金、韓國(guó)國(guó)家研究基金等項目支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1186/s43074-024-00122-x

超快激光一步制備鋅負極表面(miàn)三維微納結構

鋅負極表面(miàn)鋅成(chéng)核機理

水系鋅離子電池電化學(xué)性能(néng)及應用