資源豐富的金屬（例如鋅）電池具有安全性和可持續性的內在優勢。然而，它們的實際可行性受到金屬負極不良可逆性的阻礙，這通常是由不可控的枝晶擴大引起的。盡管已經付出了巨大的努力來完全防止枝晶的形成，但這在高電流密度下似乎不太有效。

天津大學梁驥、侯峰、天津師范大學王立群等開發了一種高效的枝晶調節策略，用于在超高倍率下進行可逆的鋅沉積/剝離。

圖1. 鋅枝晶形貌控制的理論預測

這里作者首先預測可以通過抑制枝晶的“自我放大”來實現均勻的金屬沉積，即誘導和調節由微小、均勻分布的、準相同Zn枝晶組成的枝晶形態。然后進行概念驗證研究，即通過利用CuNW上有序暴露的Cu(111)面來調節Zn枝晶的形成和生長。

該方法允許Zn通過與Cu(111)匹配沿Zn(002)方向外延沉積，從而引導均勻一致的Zn枝晶萌生和生長。結果，這種有意的枝晶調節有效地促進了均勻的鋅沉積/剝離，顯著降低了過電位，從而延長了鋅負極的壽命并提高了倍率性能。

圖2. Zn@CuNWs負極的循環性能

因此，Zn@CuNWs負極可以在100.0 mA cm^-2的超高電流密度下穩定運行超過30,000次循環，并且在5 A g^-1下循環800次后，全電池容量保持率為91.4%（~281.9 mAh g^-1），遠遠優于迄今為止報告的值。

另外，盡管CuNWs的成本以及大面積Zn負極表面工程的困難限制了現階段的大規模應用，但這些問題可以通過制備和負極改性的新技術來解決。因此，這種通過外延刻面匹配來調節枝晶的概念具有很好的推廣到其他金屬物種的可行性，為各種配備金屬負極的可充電池的性能改進提供了啟示。

圖3. 超高電流密度下Zn@CuNWs負極的電化學性能

An Ultrahigh Rate and Stable Zinc Anode by Facet-matching-induced Dendrite Regulation. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202203835