锌离子电池（ZIBs）因其安全性高、成本低、环境友好等优势，被视为新一代储能体系的重要候选。然而，金属锌负极的枝晶生长与副反应频繁发生，严重制约了其长期循环寿命。
在此，哈尔滨工业大学张乃庆、林铁松，斯德哥尔摩大学Yu Zhang等人提出利用天冬氨酰苯丙氨酸甲酯（APM）分子调控锌剥离过程，即通过提高剥离过电势的能量势垒实现锌负极的均匀剥离。同时，其局部疏水官能团有效抑制了溶剂化水分子的副反应。
实验结果表明，Zn-APM对称电池在1 mA cm⁻²和1 mAh cm⁻²条件下可实现超过6500小时（>9个月）的稳定循环，并在锌利用率达70%（10 μm锌厚度）时仍能稳定运行700小时。此外，Zn-APM||Zn₀.₅₈V₂O₅·H₂O全电池在8.1 mg cm⁻²高负载下循环500次后容量保持率达80%。
图1. 机制探究
总之，该工作揭示了锌剥离过程比沉积过程更易引发严重的副反应，进而演化为枝晶和“死锌”问题，其主要原因是剥离侧大量溶剂化水的存在及剥离过程的不均匀性。基于此，作者在锌负极表面引入APM分子，同步调控锌的剥离与后续沉积行为。该分子不仅能通过提高剥离过电势促进锌的均匀剥离，还能有效阻隔溶剂化水对锌电极的侵蚀，为后续电沉积过程奠定稳定基础，从而实现锌负极在整个循环中的稳定性。
结果表明，Zn-APM对称电池在70%放电深度下可稳定循环超过700小时，而Zn-APM||Zn₀.₅₈V₂O₅·H₂O全电池在8.1 mg cm⁻²负载下循环500次后容量保持率达80%。因此，该工作为从剥离过程理解锌负极失效机制提供了新视角。
图2. 电池性能
Unveiling Zinc Stripping and Molecular Engineering for High-Performance Zinc Anode, Angewandte Chemie International Edition 2025 DOI: 10.1002/anie.202501960
张乃庆，哈尔滨工业大学长聘教授/博导，英国皇家化学会会士(FRSC)，黑龙江省杰出青年基金获得者。主要研究方向包括：（固态）锂/钠离子电池、水系锌离子电池、锂硫电池、燃料电池。主要研究工作发表在Nature Communications、Angewandte Chemie International Edition、 Energy & Environment Science、Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials、ACS Energy Letters、ACS Nano、Energy Storage Materials等高水平期刊。
林铁松 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室教授/博士生导师，兼任中国材料研究学会青年工作委员会理事和中国焊接学会钎焊及特种连接专业委员会秘书。目前主要从事新型钎料研发、异种材料连接方面的研究工作。作为负责人已承担国家自然科学基金、装备预研基金、国家重点研发计划、哈尔滨市杰出人才基金、国家博士后特别资助、哈工大基础科研培育计划以及横向研究课题30余项。编译著作1部，在J. Am. Ceram. Soc.、J. Eur. Ceram. Soc.、Scripta Mater.、Int. J. Hydrogen Energy等国内外二十多个杂志发表学术论文90篇，其中SCI检索57篇，EI检索75篇，被SCI他引450次，H因子13。