新加坡南洋理工、东华大学、牛津大学 Angew：晶面调控新范式，界面分子构型调控实现锌金属的晶面选择性沉积

第一作者：欧阳玥、宗伟、高瑄

通讯作者：宗伟、缪月娥、Xing Yi Ling

单位：新加坡南洋理工大学、牛津大学、伦敦大学学院、江南大学、东华大学

锌金属负极因其优异的化学稳定性、环境友好性和本质安全性，成为水系电池负极材料的理想选择。然而在实际应用中，锌负极面临着枝晶生长的严峻挑战——不可控的枝晶不仅会加速容量衰减，更可能引发短路等安全隐患，严重制约电池的循环寿命和商业化应用。而形成该疏松无序锌负极形貌的根本原因在于，传统界面体系难以有效调控Zn²⁺的扩散行为，导致其在水平Zn(002)、垂直Zn(100)和Zn(101)等晶面上发生随机沉积。

基于此，新加坡南洋理工大学Xing Yi Ling教授、江南大学刘天西教授、东华大学缪月娥研究员以及牛津大学宗伟博士合作提出了一种新型界面分子吸附模型，用以阐明具有不同烷基链长的二羧酸分子在锌负极表面吸附行为和沉积速率的关系，实现了对锌晶面选择性的沉积的精确控制。其中，具有中等烷基链长的戊二酸分子（GA）可在Zn(002)晶面上形成独特的“平躺式”吸附构型，从而构建稳定的Zn-GA金属-分子桥接界面。该界面可有效调控Zn²⁺的扩散过程，并限制其对Zn(002)晶面的可达性，进而实现Zn(002)晶面的选择性暴露。在该设计下，Zn||Zn对称电池可在高电流密度和高放电深度下保持稳定运行，Zn||MnO₂软包电池则展现出安时级的高容量及优异的容量保持率。该项工作提出的金属-分子界面调控策略可拓展应用于其他金属负极体系，并有望通过分子结构定向设计实现金属晶面的选择性生长调控。该项工作以“Regulating Interfacial Molecular Configuration to Drive Facet-Selective Zn Metal Deposition”为题在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition上发表。

金属-分子桥接界面的设计示意图

Regulating Interfacial Molecular Configuration to Drive Facet-Selective Zn Metal Deposition

Xing Yi Ling：新加坡南洋理工大学教授，江南大学教授，入选教育部国家级人才项目，英国皇家化学学会会士。先后获得国际理论和应用化学联合会青年化学家奖、荷兰科学研究组织Rubicon基金、新加坡国家研究基金会“Fellowship”和“Investigatorship”基金、亚洲和大洋洲光化学协会青年科学家奖、欧莱雅新加坡女性科学国家奖、三井化学-新加坡化学会材料与纳米化学工业奖及南洋创新创业奖。研究方向为纳米材料及表面增强拉曼散射技术，主要开展了纳米功能复合材料、光响应功能分子材料、新型健康检测材料与器件等领域的研究工作，特别是形状可控的贵金属纳米粒子自组装超晶格及其在超灵敏表面增强拉曼散射（SERS）平台技术的应用。作为第一/通讯作者已在Sci. Adv.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Et.、Adv. Funct. Mater.等化学和材料领域的国际著名期刊上发表高水平学术论文110余篇，引用10000余次，H因子48。