Angew. Chem. ：锌负极电结晶调节实现堆叠六边形层状生长

精细调控金属电结晶形貌（包括晶格结构和晶面取向）有望从根本上实现高度可逆的金属阳极，提高金属电池循环稳定性。对于锌（六方密堆积）晶体，热力学上易形成(0001)原子平面。然而在实际溶液中，由表面不规则性（包括衬底粗糙度和电荷不平衡）引起的动态微尺度电对流将导致热点形成，使得锌在复杂动力学控制下自发以局部聚集形态沉积。

电结晶形貌和沉积条件之间的关系可以基于阳离子电导率、反应速率和自扩散速率的竞争相互作用来理解。由于水系锌电池的施加电流密度远小于极限电流密度，因此电结晶形貌偏离难以用传统质量传输限制模型解释，锌金属电池电解液开发需要重点调节表面扩散和电还原动力学的平衡。

近日，浙江大学的陆盈盈教授提出了电解液对锌电结晶的控制机制，削弱界面处的溶剂化离子吸附能够减缓电化学反应动力学，为原子自扩散提供足够时间，引导层状生长及择优取向。

优先吸附于(0001)面上的环丁砜分子倾向于形成垂直偶极阵列，环状结构的低电子密度和亲电位点的大空间位阻有效地减弱了与溶剂化离子的相互作用，作为新的控速步骤将电化学反应转化为活化控制，促进锌晶体横向逐层生长以形成(0001)织构。结合开尔文探针力显微镜，剥离位点与生长位点一致，进一步确保循环过程中锌电结晶形貌的稳定性和再现性。

此外，环丁砜能够参与锌离子溶剂化结构，拓宽电化学窗口，抑制析氢副反应。同时，环丁砜的引入能够重构电解液体相氢键网络，降低强、中氢键比例，减少自由水，提高电解液抗冻性和热稳定性。

最终，该电解液能够在全温度下（-40 °C~60 °C）显著提高锌库伦效率和锌/聚苯胺全电池循环性能。该工作提供了具有特异性吸附作用的添加剂对电结晶结构影响的深入理解，并为原位构建具有晶体学织构锌负极的锌金属电池电解液提出新的设计原则。

论文信息

Electrocrystallization Regulation Enabled Stacked Hexagonal Platelet Growth toward Highly Reversible Zinc Anodes

Zeyu Shen†, Jiale Mao†, Guoping Yu, Weidong Zhang, Shulan Mao, Wei Zhong, Hao Cheng*, Junze Guo, Jiahui Zhang, Yingying Lu*

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202218452