近日，我院先进材料与能源器件团队与武汉理工大学合作，在水系锌离子电池储能研究方面取得新进展，相关工作“Selective Shielding of the (002) Plane Enabling Vertically Oriented Zinc Plating for Dendrite-Free Zinc Anode”以河北大学为第一单位发表在国际高水平期刊《Advanced Materials》（DOI: 10.1002/adma.202308577），朱前程博士为第一和通讯作者，张文明教授和刘金平教授为共同通讯作者。

水系锌离子电池（AZIBs）具有低成本、操作安全、环境友好和高容量等优点，被认为是未来新型储能系统的有力竞争者，但锌负极枝晶的生长是制约锌离子电池发展的关键难题。传统报道的抑制锌枝晶的方式是通过控制（002）晶面的沉积来获得平整的锌表面，前期研究表明（100）晶面的锌沉积动力学比（002）晶面甚至（101）晶面更快，如能实现（100）晶面的锌均匀沉积将使得锌原子能够快速沉积/剥离，为制作超快充放电的锌离子电池奠定基础。然而，快速的（100）晶面锌沉积很难得到控制，（100）晶面的锌均匀沉积充满挑战性。该工作通过引入一种磷酸单十二烷基酯钠盐（DLP）作为电解液添加剂，发现DLP中的磷酸基团具有强极性，能够选择性吸附于（002）晶面，而暴露的长链碳氢基团能够有效屏蔽（002）晶面的生长，从而促进了锌在（100）晶面的择优生长，最终在锌负极表面形成了垂直且致密的锌沉积层，抑制了锌枝晶的产生。得益于（100）晶面快速的锌沉积/剥离动力学，该工作实现了超高的锌沉积/剥离电流密度和高沉积容量，锌负极在50mA cm^-2的超高电流密度下也能稳定循环，此外，以商用V₂O₅作为正极材料的全电池也表现出了优良的性能。该工作为锌负极优选晶面沉积提供了新的思路和见解，为实现超快、且无枝晶的锌负极提供了示范。

以上研究工作得到了河北省自然科学基金青年基金，河北省留学人员资助项目和河北大学高层次人才启动基金的支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202308577