近年來，鋅離子水電池研究已成為電化學儲能領(lǐng)域的一個學術(shù)熱點。金屬鋅具有成本低廉、安全性高、環(huán)境友好與能量密度高（820 mAh g-1 的高理論容量、5822 mAh cm-3 的高體積能量密度）等優(yōu)點。然而，在電池循環(huán)過程中，鋅電極上枝晶的不可控生長對其應用構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。為了解決這個問題，人們探索了各種界面策略，并著重于構(gòu)建具有保護性和親鋅性的界面。許多界面策略都依賴于如金、錫、銻、銅和石墨烯這樣額外的外部材料。盡管使用這些外部材料可以獲得不錯的性能，但不可避免地會產(chǎn)生額外的原材料成本與技術(shù)成本，這在一定程度上限制了它們的廣泛應用。此外，用這些外部材料構(gòu)建界面通常涉及復雜的加工步驟，由此產(chǎn)生的鋅電極與所構(gòu)建表面之間的結(jié)構(gòu)和成分異質(zhì)性會影響界面穩(wěn)定性。因此，設(shè)計一種無需額外添加物，并且操作簡便的方案來構(gòu)造表面保護層是極具吸引力的。

基于此，我?；膶W院王舜教授和袁一斐教授研究團隊提出一種全新的界面改性策略，即通過直接對購買來的鋅箔（保留表面氧化層）進行加熱處理，以此激活鋅箔內(nèi)部的銅原子，并使其向表面擴散，最終成功在鋅箔表面制備出富銅保護層。團隊成員利用先進的3D原位光學顯微鏡分析，發(fā)現(xiàn)在所構(gòu)造的富銅層影響下，電極表面的電沉積鋅過程是致密、均勻且無枝晶生成的。并且，借助激光共聚焦光學顯微鏡、晶體學建模以及理論計算結(jié)果，揭示了在新構(gòu)建的富銅表面上發(fā)生的是具有(101)取向的鋅電沉積過程，這與傳統(tǒng)報道的(002)取向電沉積機制形成鮮明對比。此外，電化學測試進一步表明，改性后的鋅負極性能得到顯著提升。

本工作利用了鋅箔內(nèi)部存在的少量銅雜質(zhì)，通過對商業(yè)鋅箔（保留表面氧化層）進行簡單的熱處理，在鋅箔表面構(gòu)造了能夠抑制鋅枝晶生長，并誘導電沉積鋅沿著Zn-（101）晶面生長的富銅保護層。通過對傳統(tǒng)的原位光學電池進行簡單改造，實現(xiàn)了基于鋅電極“頂視角”的鋅沉積原位觀測。相較于傳統(tǒng)的原位觀測模式（側(cè)視角），這種“頂視角”模式下的觀測不僅范圍更大，并且能清晰地探究鋅電極表面的電沉積鋅機制。

相關(guān)研究成果以“‘Pumping’ Trace Cu Impurity out of Zn Foil for Sustainable Aqueous Battery Interface”為題發(fā)表在國際頂級期刊《Advanced Materials》。我校為第一通訊單位，我校化材學院碩士研究生鐘銳、浙江工業(yè)大學碩士研究生王盛博為共同第一作者，我?；膶W院袁一斐、王舜、何坤教授，浙江工業(yè)大學王垚教授為共同通訊作者。

本研究得到了以下項目的資助：浙江省自然科學基金（項目編號：LR23E020001）、國家自然科學基金（項目編號：52372221、52202285、52331009、52472239）、WenZhou-2024R3001、廣東省基礎(chǔ)與應用基礎(chǔ)研究基金（項目編號：2023B1515120095）。

原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202420166