水性锌离子电池通过锌离子在正负极之间的移动来实现电能的储存和释放，是一种具有高容量、低成本和安全无毒等优点的新兴储能技术。在放电过程中，锌离子从正极脱出，通过电解质溶液迁移并沉积到负极。然而，目前各种厚度的商用锌片在高放电深度情况下会导致局部Zn²⁺浓度分布极不均匀，锌离子在各个方向上无规地沉积到电极上，出现严重的枝晶生长并产生大量空穴，致使在充电环节锌离子非均匀地从负极剥落；通常仅仅经过两个循环就会出现明显的枝晶和空穴。同时，这种多枝晶和空穴状况还会在高电流密度工作时加剧锌负极的析氢反应，产生无活性副产物，进一步降低了Zn/Zn²⁺的可逆性。这些特征阻碍了锌离子电池的广泛商业化应用。

       由于Zn (002) 面具有紧凑晶格取向和低活性特征，在(002)平面的平铺沉积能够有效地阻碍枝晶的生长、尖端效应和析氢反应，可以大幅提高Zn负极寿命和可逆性。人们已采用非外延电沉积、再结晶、热退火和累积轧制等各种方法尝试实现Zn(002)面高织构生长。然而到目前为止，这些方法所得到的Zn(002)的最高整体相对织构系数（RTC）也仅仅只有90%。

       张坤研究员团队与哈工大（深圳）黄燕教授团队合作，经过三年多的探索，通过调控电压和电解液，在无纹理Cu/Ti箔基底上以非外延沉积方式，制备了具有高度Zn(002)面织构化的锌负极。同时，为了验证该技术在工业化应用中的可行性，研究团队还采用多电解池沉积，成功地获得了RTC值高达 99% 的Zn (002)。更进一步，采用废锌进行电沉积，也得到了具有高度(002)平面织构的锌箔。这一研究结果为锌(002)的工业生产及其未来的锌材料回收和循环利用提供了一个很有希望的路线图。

       相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202409303；doi.org/10.1002/anie.202409303。我所2021级博士生陈胜与哈尔滨工业大学（深圳）博士生欧阳珂丰为论文共同第一作者，我所张坤研究员和哈工大黄燕教授为论文共同通讯作者。

锌负极的当前现状（来源：Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202409303；doi.org/10.1002/anie.202409303）