哈工大机电学院杨立军教授团队研究成果为高性能锌基储能器件开发提供新思路

哈工大全媒体（梁英爽 刘亚楠 文/图）近日，哈工大机电学院杨立军教授团队基于超快激光微纳制造技术精准调控了锌负极电化学性能，研究成果以《超快激光一步制备三维微纳结构实现高性能锌金属电极》（Ultrafast Laser One-Step Construction of 3D Micro-/Nanostructures Achieving High-Performance Zinc Metal Anodes）为题发表在《汇智光学》（PhotoniX）上，为超快激光微纳制造技术在锌基储能领域的实际应用提供新思路。

锌金属具有存储量丰富、无毒、环保、低电化学电势、高理论容量等优势，已成为水系锌离子电池最有前途的负极材料。然而，在水系锌离子电池循环过程中，锌负极表面不可控的枝晶生长及有害腐蚀/副反应缩短了器件性能。

针对上述问题，团队运用超快激光一步制备方法构建锌金属负极表面功能性三维微纳结构，有效解决了锌负极存在的枝晶生长及腐蚀/副反应问题。三维微纳结构集成了低局部电流密度、快速锌离子传输和超高锌沉积空间，有效优化了电极表面电场分布、锌离子浓度分布和锌的成核行为，实现了均匀的锌沉积并抑制了其腐蚀/副反应，在实际应用中展现出优异的电化学性能和柔性性能，为在金属电极表面构建三维微纳结构以实现高性能储能器件提供创新方法。

哈工大为论文第一通讯单位。杨立军教授、化工与化学学院范立双副教授、中国医学科学院北京协和医学院田思超教授和韩国科学技术研究院李振宇（Jinwoo Lee）教授为论文共同通讯作者。材料学院博士后刘亚楠、机电学院丁烨副教授为论文共同第一作者。化工与化学学院博士生刘泽平、中国军事科学院国防科技创新研究院李星辰助理研究员、贡比涅技术大学博士生谢继昌、韩国科学技术研究院徐亮亮副教授和北京理工大学李健副教授参与相关研究工作。

该研究获重点领域研发计划、国家自然科学基金、上海航天科技创新基金、黑龙江省头雁团队原创探索基金、韩国国家研究基金等项目支持。

论文链接：https://doi.org/10.1186/s43074-024-00122-x

超快激光一步制备锌负极表面三维微纳结构

锌负极表面锌成核机理

水系锌离子电池电化学性能及应用