近日，亿万先生MR资料学院23级直博生以第一作者在国际顶级期刊《Energy & Environmental Science》颁发题为“Grain boundary engineering enables (002)-textured zinc metal anodes with superior reversibility under ultra-high current density”的钻研性论文。亿万先生MR为第一单元，领导教员为操鲜丽教授和程红伟教授。
水系锌离子电池因其本征安全、环境敦睦和成本便宜蹬着势，使其成为大规 ？稍偕茉创娲⒌挠辛蜓≌。然而，不成控的枝晶成长和界面副反映严沉故障了其贸易化过程。钻研批注，构建以（002）晶面为主的织构锌负极能有效提升其可逆性和不变性，这归因于（002）晶面拥有原子级平坦表表和均匀的电流散布，且表表能最低。但即便实现了（002）织构，其晶界区域的高反映活性仍会加剧副反映，一旦反映起头就可沿晶界向资料内部扩大，导致严沉的晶间侵蚀，最终粉碎锌沉积/剥离的均匀性。因而，在调控晶面取向的同时，若何钝化并强化晶界，成为提升（002）织构锌负极电化学机能，出格是高倍率长循环不变性的关键科学问题。
图1 Bare Zn、Bi@ Bare Zn、Zn(002)和Zn(002)/Bi负极示意图
基于此，该论文提出了一种化学置换与热处置的协同战术，成功将金属Bi引入（002）织构锌的晶界中。（002）织构为Bi偏析提供能量和结构上有利的蹊径，而Bi填充则从化学上钝化、机械上强化了晶界，从而在循环过程中维持了织构特点。理论推算与尝试证实，Bi的引入有效抑造了晶界副反映，降低了去溶剂化和成核势垒，加强了Zn2+传输动力学，推进了均匀的锌沉积，并在40 mA cm-2的超高电流密度下，Zn(002)/Bi对称电池实现了4800幼时（约96000次循环）的超不变循环，累计沉积容量高达96 Ah cm-2。匹配高负载正极（29.73 mg cm??，N/P=4.18），在0.5 A g-1下循环200次后仍能维持87.57%的容量。这项钻研通过协同调控晶界结构与晶面织构，构建了高不变（002）织构锌负极，为高机能水系锌离子电池的研造提供了沉要的参考凭据。
图2 锌负极实现单一织构与晶界强化的协同及其电池机能展示
面向国度新能源战术需要，近期团队萦绕新能源资料与电化学储能钻研方向获得了一系列鼓励人心的钻研成就（Energy Storage Materials, 2026, 84, 104887; Energy & Environmental Science, 2025, 18: 7555-7567；Energy Storage Materials, 2025, 82: 104652; Energy Storage Materials, 2025, 81: 104508; Energy Storage Materials, 2025, 75: 104022；Nature Communications, 2025, 16: 6134； ACS nano, 2025, 19: 27424-27439; Small, 2025, 21: e07546; Chemical Engineering Journal, 2025, 514: 163267; Chemical Engineering Journal, 2025, 522: 168243; Chemical Engineering Journal, 2026, 529, 172666）。有关工作得到国度天然科学基金（52574471, 52404423, 52334009）、上海市天然科学基金（23ZR1421600）等赞助。
论文下载链接：https://doi.org/10.1039/D5EE06795B
