浙大陆盈盈Science Advances：动态界面介导金属沉积，助力深度循环金属电池

以地球上丰富的多价金属为基础的二次电池为高能量密度和潜在的低成本电力存储提供了新的途径。然而，到目前为止，电池在充电过程中所发生的无序的金属结晶，会导致金属负极存在低的可逆性，这仍然是金属电池进行深度循环与实际应用的一个基本挑战。

浙江大学陆盈盈、康乃尔大学Lynden A. Archer等人将g-C₃N₄纳米片分散在电解液中，通过形成人工动态界面，可以实现高密度(空间致密性达~100%)和垂直排列的Zn电沉积，为实现金属镀层的有序组装和负极的高度可逆性提供了一种通用策略。g-C₃N₄纳米片具有很高的晶体匹配度，可以在沉积/剥离过程中动态吸附/脱附在Zn的(0002)面上。原位定量实验表明，有序锌沉积使得每圈循环内Zn的消耗量明显减少，副产物的积累也明显减少。

这些优点使水系Zn金属电池(AZMB)具有前所未有的Zn高度可逆性(~99.8%)、高的累积容量(2520 mAh cm^-2)、高达20 mAh cm^-2的面积容量。据报道，同样的概念也可使致密的Mg和Al在电沉积时均匀生长，从而为其他高能量密度的金属电池的发展提供了思路。相关工作以Dynamic interphase–mediated assembly for deep cycling metal batteries为题在Science Advances上发表论文。

图1 高密度与垂直排列的Zn电沉积

图2 在电场作用下形成取向界面和Zn电沉积

图3 动态界面介导的Zn负极循环

图4 动态界面介导的实用锌金属电池的电化学性能

综上所述，本文开发了一种动态界面策略，以促进深度循环条件下金属镀层的有序组装。以Zn负极为例，在深度循环条件(6 ~ 20 mAh cm^-2)下，通过人工界面的动态调节，可以实现高度可逆的Zn沉积/剥离(>99.8%)。研究发现，选择性晶面上的人工界面可以促进Zn沉积，阻碍与电解质相关的界面副反应的发生。此外，本文还将动态界面概念扩展到其他多价金属电池中，如实现Mg和Al的密集沉积，为深度循环的金属电池的发展提供了一条全新的路线。

Dynamic interphase–mediated assembly for deep cycling metal batteries，Science Advances，2021.

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abl3752

陆盈盈，浙江大学研究员，博士生导师。2010年6月毕业于浙江大学化学工程与生物工程学院，获得学士学位;2014年6月获得美国康奈尔大学（Cornell   University）博士学位;博士毕业后在康奈尔大学和斯坦福大学（Stanford   University）从事能源材料领域博士后研究工作。2015年入选国家海外人才引进计划（青年项目）;于2015年10月全职回浙江大学工作。

独立工作以来，发表SCI论文40余篇，引用6300余次，H因子为36。其中以第一/通讯作者在Nat. Mater. 、Sci. Adv.、Nat. Commun. 等期刊上发表论文32篇，4篇为ESI高被引论文。主持国家自然科学基金委优秀青年基金、面上项目2项、国家重点研发计划1项（青年首席）；入选中组部“万人计划”领军人才、国家科技部中青年领军人才计划。担任中国化工学会储能工程专委会副秘书长、Wiley旗下Nano Select期刊副主编、《过程工程学报》及Green Energy & Environment期刊编委；组织建设了“浙江省电化学能源储存工程创新团队”、浙江大学储能工程研究中心。已授权国内外专利8项，与上海汽车集团、浙江浙能技术研究院、浙江蓝德能源科技等企业开展研发合作。获《麻省理工科技评论》中国区35岁以下科技创新35人、香港求是基金会“求是”杰出青年学者奖、“侯德榜”化工科学技术青年奖，并当选第十三届中华全国青年联合会委员。