近日，我校材料結構精密焊接與連接全國重點實驗室、鄭州研究院智能焊接與裝備制造研究所田艷紅教授課題組聯合西班牙加泰羅尼亞能源研究所及我校深圳校區相關課題組，通過溶劑化結構調控方法，實現了鋅金屬的無枝晶電鍍。研究成果以《溶劑化結構調控實現超穩定鋅陽極電鍍/剝離》（Modulating the solvation structure to enhance amorphous solid electrolyte interface formation for ultra-stable aqueous zinc anode）為題發表在《能源與環境科學》（Energy & Environmental Science）上。該研究成果可廣泛應用于涂層、封裝、儲能、抗腐蝕等領域。

水系鋅離子電池（AZIBs）憑借高理論容量、豐富的鋅資源以及良好的安全性，成為下一代儲能器件的有力候選。然而，鋅金屬負極面臨著不可控的析氫反應（HER）、腐蝕和枝晶生長等問題，這些挑戰嚴重限制了AZIBs的進一步發展與實際應用。

該研究通過添加三氟乙酸鋅（ZnCF3COO2）添加劑來設計電極液的溶劑化結構，成功地在鋅陽極上誘導生成無定形的硫化鋅/氟化鋅（ZnS/ZnF2 ）的混合固體電解質界面（SEI）膜，并通過多尺度仿真分析和實驗表征結合，闡明了溶劑化結構調節誘導SEI形成的內在機制。研究顯示，該SEI促進了鋅的均勻鍍層、增強了離子傳輸動力學并抑制了枝晶生長。鋅鋅（Zn||Zn）對稱電池成功實現超6個月的穩定循環，并在高放電深度（DOD，電流密度60 mA cm-2）下運行超過180小時。這項研究闡明了溶劑化結構工程在解決鋅陽極枝晶關鍵問題方面的潛力，為推進電解質策略在相關領域應用提供了新思路。

圖1 溶劑化結構

圖2 鋅陽極表征

圖3 鋅電鍍行為表征與能級計算

圖4 多尺度仿真模擬

圖5 鋅枝晶形貌表征

圖6 性能測試

哈工大為論文第一單位。哈工大材料結構精密焊接與連接全國重點實驗室、鄭州研究院田艷紅教授、孫卿副研究員，深圳校區慈立杰教授，西班牙加泰羅尼亞能源研究所安德魯·卡伯特教授（A. Cabot）為論文通訊作者。孫卿副研究員、加泰羅尼亞能源研究所博士后曾桂芳為論文共同第一作者。

該研究受到河南省青年科學家專項資助。