由於具備安全性高🧗🏼、成本低、能量密度/功率密度高、環境友好等優勢🎺，水系鋅離子電池在新型可充電電池中極具競爭力。研究發現🧑🏼‍🌾，調控鋅金屬的晶體取向以暴露更多的鋅（0002）平面是實現鋅負極長效循環的有效策略。盡管通過電解液組分優化和電極工程能夠在一定程度上提升鋅負極中（0002）晶面的暴露，但製備僅具有單一（0002）平面的鋅金屬負極並維持持續的鋅離子定向成核仍面臨嚴峻挑戰🤶🏻。

恒达平台化學科學與工程學院劉明賢教授團隊近期報道了一種單一（0002）晶面暴露的鋅負極，從根源上消除了晶格錯位。該負極由黃銅箔👑，金屬有機框架Cu₃(C₆O₆)₂膜和電沉積的鋅層構成。黃銅箔與電沉積鋅層之間的低晶格失配度（4.24%）使得成核的鋅能夠沿著（0002）面生長，而多孔Cu₃(C₆O₆)₂膜加速了鋅離子去溶劑化過程，實現了持續的（0002）織構定向生長和高效的負極可逆循環，相關成果以“Single Exposed Zn（0002）Plane and Sustainable Zn-Oriented Growth Achieving Highly Reversible Zinc Metal Batteries”為題發表於國際知名期刊《德國應用化學》(Angewandte Chemie International Edition)🗣。

實驗和理論分析表明，所製備的負極對鋅離子的定向調控使得負極/電解液界面電荷分布更均勻🧜🏽‍♀️🏃‍♂️，有利於負極的外延生長🎺。

掃描隧道電鏡和原位XRD表征證明，所製備的負極具有單一（0002）織構的特征🚴🏿，且在後續的循環過程中該外延生長機製仍然存在。

塔菲爾曲線和原位氣相色譜等測試表明🟫，單一（0002）平面暴露的鋅負極延緩了負極表面的析氫反應和電化學腐蝕速率，從而抑製了枝晶生長。

電化學研究表明🤟🏼🧘🏿‍♂️，單一（0002）平面暴露的鋅負極調控了鋅離子的沉積/成核過程，提高了鋅離子在電極/電解液界面的沉積/剝離效率，無論是對稱電池還是全電池都表現出優異的循環穩定性。這項工作為設計單一（0002）織構的鋅負極並保持持續的鋅離子定向成核提供了新策略。

劉明賢教授為論文通訊作者，化學科學與工程學院博士研究生張達為論文第一作者。研究工作得到了國家自然科學基金委、上海市科委和中國博士後科學基金會資助🙅🏻。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202414116