添加（左）和不添加（右）絲氨酸的鋅沉積行為示意圖

（a）10 mA cm^-2下，Zn在Ser/ZnSO₄電解質(zhì)中沉積的SEM形貌演變圖，比例尺：20μm；（b）10mA cm^-2下，在純ZnSO₄（上圖）和Ser/ZnSO₄（下圖）電解質(zhì)中沉積的Zn SEM形貌演化圖像，比例尺：100μm；（c）Zn電極沉積0、15、30、45、60min后的原位光學顯微鏡圖像（上方為ZnSO₄電解液中，下方為Ser/ZnSO₄電解質(zhì)中沉積）；（d）10mA cm^-2下，鋅在純ZnSO₄（右）和Ser/ZnSO₄（左）中沉積不同時間的XRD圖；（e-d）圖中（100）和（002）面之間的強度比；（f）Ser+吸附在Zn（002）、（100）、（101）表面的圖示及相應吸附能；（g）Ser+吸附在Zn晶面后，Zn離子在不同晶面上的吸附能。

近期，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院固體物理研究所研究員胡林華團隊在水系鋅離子電池電解液研究方面取得新進展。該研究通過在水系鋅鹽電解液中引入絲氨酸陽離子（Ser⁺，C₃H₈NO₃），實現(xiàn)鋅（100）面擇優(yōu)取向生長，有效抑制了鋅枝晶生長，提升了電池充放電可逆性和循環(huán)穩(wěn)定性能。相關研究成果發(fā)表在《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）上。

水系鋅離子電池（AZIBs）因具有高的安全性、可靠性、環(huán)境友好性和成本效益而備受關注。然而，鋅枝晶生長會引起較差的可逆性，嚴重時會引發(fā)電池短路，這是水系鋅離子電池商業(yè)化進程的主要障礙。鋅（100）面具有較高的表面能，鋅負極的成核和沉積易沿[100]方向進行，而較高的反應活性會誘發(fā)副反應，進而損害鋅陽極的可逆性和電池的循環(huán)穩(wěn)定性能。因此，抑制鋅（100）方向生長可有效緩解枝晶生長和副反應發(fā)生。?

研究采用絲氨酸（Ser）作為界面結構調(diào)節(jié)劑的（100）面終止策略，通過絲氨酸陽離子的吸附調(diào)節(jié)，誘導Zn（100）織構生長并抑制副反應發(fā)生。在5mA cm^-1和5mAh cm^-1的電鍍/剝離循環(huán)下，使用改性電解質(zhì)的Zn//Cu電池可達到99.8%的平均庫倫效率，Zn//Zn對稱電池表現(xiàn)出800小時以上的循環(huán)穩(wěn)定性能。Zn//V₂O₅扣式電池展現(xiàn)出345.1mAh g^-1的高放電容量，并在5A g^-1下循環(huán)2000次后保持255.4mAh g^-1。組裝的軟包電池也具備良好的穩(wěn)定性，展示了Ser/ZnSO4電解液的實際應用潛力。

該研究通過吸附絲氨酸離子對鋅離子在（100）表面遷移行為的調(diào)控，為分子水平上實現(xiàn)鋅陽極優(yōu)勢織構提供了策略，并有望應用于其他穩(wěn)定性和可逆性差的金屬陽極。研究工作得到合肥研究院院長基金的支持。?