近日，Nature Communications正式刊發(fā)了中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院唐有根-王海燕團(tuán)隊(duì)在鋅能源界面調(diào)控領(lǐng)域的最新研究成果（Revealing the role of crystal orientation of protective layers for stable zinc anode，2020，11，3961），該論文揭示了金屬電極表面保護(hù)層晶體取向?qū)τH鋅性的關(guān)鍵作用機(jī)制。這是該團(tuán)隊(duì)繼2019、2020年先后發(fā)表鋅能源界面調(diào)控論文（Angew Chem Int Ed., 2019, 131,15988；Angew Chem Int Ed., 2020, 59, 13180）后的又一重要成果。中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院為論文唯一通訊單位，2017級(jí)博士生張旗為第一作者，王海燕老師為唯一通訊作者。

實(shí)現(xiàn)更高的能量密度是下一代電池主要的發(fā)展趨勢(shì)。鋰（Li）、鈉（Na）和鋅（Zn）等金屬負(fù)極具有較高的理論容量和較低的電化學(xué)電位，被認(rèn)為是最有希望滿足這一要求的材料。然而，在反復(fù)充放電過程中，枝晶的形成嚴(yán)重影響了負(fù)極的電化學(xué)性能。金屬枝晶容易從負(fù)極本體上脫落，新暴露的金屬會(huì)與電解液發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致庫侖效率降低。更嚴(yán)重的是，隔膜可能被連續(xù)生長的枝晶所刺穿，直接導(dǎo)致電池短路。因此，解決這一問題對(duì)金屬負(fù)極的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用具有重要意義。

鑒于此，該團(tuán)隊(duì)通過在商業(yè)化鋅箔上涂覆高度暴露(0 0 1)面的TiO2保護(hù)層，可以制備出沒有外部枝晶生長的高性能鋅負(fù)極。受益于TiO2的特定晶體取向以及對(duì)鋅吸附的排斥作用，在電場(chǎng)作用下的鋅離子在負(fù)極表面富集。因此，增加的界面鋅離子濃度可以誘導(dǎo)均勻的形核，并進(jìn)一步引導(dǎo)鋅的橫向生長。所制備的鋅負(fù)極具有出色的剝離和沉積性能，且具有很長的工作壽命（在1 mA cm-2下，1 mAh cm-2時(shí)為460 h）。更重要的是，通過調(diào)整晶面的暴露來改變親鋅性的策略可以深入了解親金屬性的內(nèi)部機(jī)制，并且可以擴(kuò)展到其他金屬負(fù)極的界面改性。

此項(xiàng)工作獲得了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21975289），湖南省科技重大專項(xiàng)（2017GK1040），湖南省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2019GK2033），湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2017TP1001），湖南省杰出青年基金，湖湘青年英才和中南大學(xué)“升華育英計(jì)劃”等基金和人才項(xiàng)目的支持。