鋅的不規則沉積導致枝晶形成。通常，Zn沉積分為兩部分：由電場驅動的電解液中的Zn²⁺傳輸和在負極界面上還原為Zn的Zn²⁺。其中，界面在穩定金屬負極方面起著舉足輕重的作用，但目前仍缺乏系統的研究。

在此，香港城市大學支春義教授等人進行了初步研究，以探索界面改性從而接近實際要求的主要條件。首先，作者通過模擬確定了決定鋅沉積形態的3個關鍵因素，即反應動力學、力學性能和傳輸速率。具體而言，理想的界面應滿足以下三個嚴格要求：

1）在動力學上有利，不會阻礙鋅的剝離/電鍍；

2）具有很強的力學性能，提供物理屏蔽以防止枝晶形成；

3）能夠改變局部雙層容量，即能提供足夠的Zn²⁺并減少不希望的擴散控制條件。進而，作者選擇TEMPO氧化纖維素納米纖維（TOCNF）涂層展示了增強反應動力學、高楊氏模量和離子積累（雙層電容大五倍）的綜合效應。

其中，改進的雙層電容可追溯到COO^–和Zn²⁺之間的強相互作用。纖維素纖維的功能化不僅保留了高力學性能且固定了COO^–，它解決了離子聚合物在鋅負極尾部層的可溶性問題。

圖1. TOCNF的制備及表征

與廣泛使用的厚玻璃纖維隔膜相比，TOCNF的協同效應有助于使用薄無紡布隔膜的Zn負極（Zn@TOCNF）在5 mA cm^-2下實現超過1500小時的長壽命。即使在10 mA cm^-2的高電流密度下，Zn@TOCNF負極也顯示了超過300小時的穩定循環。

此外，基于高質量負載MnO₂和Zn@TOCNF負極組裝的全電池在2A g^-1的大電流密度下可穩定循環超過1000次且庫侖效率接近100%，沒有短路故障跡象，這也證明了工業級的安全性和枝晶預防。

甚至，該Zn@TOCNF負極在惡劣條件下（薄的無紡布隔膜和>6.5 mg cm^-2的高質量負載）仍表現出出色的穩定性和抗短路性能。總之，這項研究為使用界面改性局部改變鋅負極尾部層提供了新的見解，可以加快可充電鋅基電池的商業化進程。

圖2. 基于Zn@TOCNF負極的全電池性能

Mechanistic Study of Interfacial Modification for Stable Zn Anode Based on a Thin Separator, Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202201045