【研究背景】

环保，安全，低成本，高能量密度的电化学储能装置是未来新能源产业发展的一个重要方向。近年来，水系锌离子电池引起了研究者的广泛关注，其中，锌金属以其低的电极电势，较高的理论容量和丰富的自然资源也成为了最理想的负极材料，但是，锌阳极面临的枝晶，腐蚀/析氢问题也严重阻碍了水系锌离子电池的发展。在这篇综述中，中南大学王海燕和孙旦教授深入分析了枝晶，腐蚀/析氢产生原因以及对电池性能的影响，并且针对现有的锌阳极改性方法以一个全新的角度进行总结分析，最后，陈述了锌阳极实现商业化的要求以及对锌阳极的进一步发展进行了展望。

【成果简介】

本文以水系电解液中锌金属阳极面临的问题为主线，首先，深入分析了锌枝晶的产生原因与影响（主要包括电场和离子的不均匀分布，锌在电极界面具有高的成核势垒和不规则的生长取向），并通过成核工程、生长导向和晶须消除三个角度出发，揭示如何诱导锌均匀沉积，从而抑制甚至消除枝晶。其次，综合分析了腐蚀/析氢的产生原因与影响（水和阳极的化学活性与电化学活性），并分别从热力学（降低水和阳极的活性）与动力学（构建电极界面的物理阻隔层：吸附阻隔层，原位阻隔层和人工涂层）角度来解析如何抑制锌阳极腐蚀与析氢。最后，从锌阳极实用化角度出发，论文对锌阳极的改性方法提出了更高的要求：通过单一改性多重功效策略或者考虑方法之间的协同作用来同时解决枝晶和腐蚀/析氢等关键问题。

【研究建议】

1.腐蚀反应在电池搁置过程中可能比在连续充放电测试中更加严重，因此，评价锌离子电池综合性能时，考虑搁置时间对电池性能影响是锌离子电池走向实际运用的必然要求。

2.水溶剂对温度的敏感性使水系锌离子电池对工作环境有较高的要求，比如高浓度电解液在低温时电解质的析出问题，水在高温时的高腐蚀与析氢活性等问题都会严重制约水系锌离子电池发展。