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DOI:10.1126/science.aax6873

本文亮点

1. 本文 报道了一种外延机制来调控 金属负极的 成核，生长和可逆性。

2. 定义了可逆外延电沉积金属的晶体学，表面织构化和电化学标准，并以锌（Zn）为例（一种安全，低成本且能量密集的电池负极材料）证明了其有效性。

3. 石墨烯与Zn的晶格失配率低，可驱动Zn进行定向沉积。 所得的外延Zn负极在数千个循环中（中等或高倍率下）显示出极好的可逆性。金属的可逆电化学外延生长为制备具有高可逆性的高能量密度电池提供了一条通用途径。

图1. Zn的电化学生长模式

要点： 在电池充电期间，具有选定晶体对称性和晶格参数的电化学惰性中间相将理想地促进异质外延形核和金属负极在无应变状态下的生长。一旦晶核覆盖了基底，沉积的金属层将进行同质外延沉积（ 图1A） 以形成均匀的金属涂层。在放电时，金属被剥离，而基板保持完好无损，因此可用于后续的充电和放电循环。

图2. 外延衬底的制备，其中石墨烯片平行于衬底。

要点： 外延衬底 的选择与制备是该方法最核心与关键之处。

图3. 锌沉积物的SEM图片。

要点： 外延电沉积有两个阶段：第一阶段，Zn和石墨烯之间的异质外延（ 图3，A至D ），第二阶段，石墨烯表面被完全占据后，Zn的均质外延（图3，E, F ）.

图4. 外延Zn金属负极的电化学性能。

要点： 外延Zn金属负极具有非常优异的可逆性， 在1000个循环中，库伦效率大于 99％。