水系锌电池（AZBs）因其安全性、环境友好性和锌资源的丰富性而被视为下一代电网规模能源存储的有力候选技术。尽管如此，锌负极上非均匀的锌沉积/剥离导致的枝晶生长问题，使得电池的耐用性和库仑效率降低，这限制了AZBs的实用化进程。
在此，深圳大学张培新、王艳宜、马定涛、赵劲来等人提出了一种电化学驱动的人工固态电解质界面（SEI）策略，利用金属表面耦合剂磷酸酯作为锌负极的保护层。在循环过程中，该保护层原位转化为富含均匀分散的Zn₃(PO₄)₂纳米晶体的混合相，从而确保均匀的Zn²⁺通量，有效抑制枝晶生长并减少副反应。
此外，该保护层使锌电极在10 mA cm⁻²和1 mAh cm⁻²条件下实现了1500小时的稳定沉积/剥离性能，且与NaV₃O₈·1.5H₂O组装的软包电池实现了安时级容量。其优异的粘附性和柔韧性还使锌电极在多种苛刻条件下保持良好性能。
图1. 原位形成混合界面相的调控机制
总之，该工作开发并验证了一种电化学驱动的人工固态界面（ASSI）策略，通过简单的磷酸酯涂层在锌负极表面形成保护性固态电解质界面（SEI）。在循环过程中，SEI原位转化为富含高度分散Zn₃(PO₄)₂纳米晶体的混合相。这种疏水且亲锌的界面优化了Zn²⁺通量分布，有效抑制了枝晶生长和水诱导的副反应。
结果表明，SEI修饰的锌负极在10 mA cm⁻²下实现了超过1500小时的稳定循环，且SEI Zn||NaV₃O₈·1.5H₂O软包电池实现了安时级容量。此外，SEI的强粘附性和柔韧性使锌负极在宽温域、弯曲和高压等苛刻条件下均表现出优异的机械稳定性。因此，该工作成功拓展至Zn||I₂和锌空气电池体系，为高可逆锌金属电池的开发提供了新思路，并有望应用于其他金属基电池系统。
图2. 在不同场景下的电化学性能评估
An electrochemically driven hybrid interphase enabling stable versatile zinc metal electrodes for aqueous zinc batteries, Nature Communications 2025 DOI: 10.1038/s41467-025-60190-w
张培新，二级教授，博士生导师，广东省“千百十人才工程”省级培养对象, 亨受深圳市政府特殊津贴专家，深圳市优秀教师，深圳市高层次专业技术领军人才（地方级），深圳大学首批优秀学者，西安建筑科技大学兼职教授、博士生导师，广东省柔性可穿戴能源与器件工程技术中心主任，深圳市环境化学与生态修复重点实验室主任，曾任化学与环境工程学院院长。1989年、1992年毕业于东北大学资源与土木工程学院，分别获学士、硕士学位，1995年毕业于东北大学材料与冶金学院，获博士学位，1996年评为副教授，1998年破格晋升为教授，2000年在美国Johns－Hopkins（约翰斯－霍普金斯）大学化学工程系作访问学者。
王艳宜
马定涛，博士，助理教授，特聘副研究员，硕士生导师。深圳市海外高层次人才、先进电池材料产业集群常务理事单位（深圳大学）负责人、新质力材料发展联盟专家智库常务理事、Energy Lab与Renewables期刊青年编委，是Advanced Functional Materials, Nano-Micro Letters, Energy Storage Materials 与 Journal of Energy Chemistry等国际期刊审稿人。