以地球上豐富的多價金屬為基礎的二次電池為高能量密度和潛在的低成本電力存儲提供了新的途徑。然而，到目前為止，電池在充電過程中所發生的無序的金屬結晶，會導致金屬負極存在低的可逆性，這仍然是金屬電池進行深度循環與實際應用的一個基本挑戰。

浙江大學陸盈盈、康乃爾大學Lynden A. Archer等人將g-C₃N₄納米片分散在電解液中，通過形成人工動態界面，可以實現高密度(空間致密性達~100%)和垂直排列的Zn電沉積，為實現金屬鍍層的有序組裝和負極的高度可逆性提供了一種通用策略。g-C₃N₄納米片具有很高的晶體匹配度，可以在沉積/剝離過程中動態吸附/脫附在Zn的(0002)面上。原位定量實驗表明，有序鋅沉積使得每圈循環內Zn的消耗量明顯減少，副產物的積累也明顯減少。

這些優點使水系Zn金屬電池(AZMB)具有前所未有的Zn高度可逆性(~99.8%)、高的累積容量(2520 mAh cm^-2)、高達20 mAh cm^-2的面積容量。據報道，同樣的概念也可使致密的Mg和Al在電沉積時均勻生長，從而為其他高能量密度的金屬電池的發展提供了思路。相關工作以Dynamic interphase–mediated assembly for deep cycling metal batteries為題在Science Advances上發表論文。

圖1 高密度與垂直排列的Zn電沉積

圖2 在電場作用下形成取向界面和Zn電沉積

圖3 動態界面介導的Zn負極循環

圖4 動態界面介導的實用鋅金屬電池的電化學性能

綜上所述，本文開發了一種動態界面策略，以促進深度循環條件下金屬鍍層的有序組裝。以Zn負極為例，在深度循環條件(6 ~ 20 mAh cm^-2)下，通過人工界面的動態調節，可以實現高度可逆的Zn沉積/剝離(>99.8%)。研究發現，選擇性晶面上的人工界面可以促進Zn沉積，阻礙與電解質相關的界面副反應的發生。此外，本文還將動態界面概念擴展到其他多價金屬電池中，如實現Mg和Al的密集沉積，為深度循環的金屬電池的發展提供了一條全新的路線。

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

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

陸盈盈，浙江大學研究員，博士生導師。2010年6月畢業于浙江大學化學工程與生物工程學院，獲得學士學位;2014年6月獲得美國康奈爾大學（Cornell ? University）博士學位;博士畢業后在康奈爾大學和斯坦福大學（Stanford ? University）從事能源材料領域博士后研究工作。2015年入選國家海外人才引進計劃（青年項目）;于2015年10月全職回浙江大學工作。

獨立工作以來，發表SCI論文40余篇，引用6300余次，H因子為36。其中以第一/通訊作者在Nat. Mater. 、Sci. Adv.、Nat. Commun. 等期刊上發表論文32篇，4篇為ESI高被引論文。主持國家自然科學基金委優秀青年基金、面上項目2項、國家重點研發計劃1項（青年首席）；入選中組部“萬人計劃”領軍人才、國家科技部中青年領軍人才計劃。擔任中國化工學會儲能工程專委會副秘書長、Wiley旗下Nano Select期刊副主編、《過程工程學報》及Green Energy & Environment期刊編委；組織建設了“浙江省電化學能源儲存工程創新團隊”、浙江大學儲能工程研究中心。已授權國內外專利8項，與上海汽車集團、浙江浙能技術研究院、浙江藍德能源科技等企業開展研發合作。獲《麻省理工科技評論》中國區35歲以下科技創新35人、香港求是基金會“求是”杰出青年學者獎、“侯德榜”化工科學技術青年獎，并當選第十三屆中華全國青年聯合會委員。