综述：锌负极表面与界面的关键问题及高性能锌离子电池的界面调控策略

这篇综述聚焦水系锌离子电池（AZIBs）锌负极界面失效机制，系统解析了枝晶生长、析氢反应（HER）和腐蚀三大挑战的界面调控策略，提出"成核调控→扩散优化→去溶剂化促进"的功能链分析框架，为设计高性能AZIBs提供理论指导。

　　

锌负极界面：性能突破的关键战场

挑战在锌负极表面与界面

锌金属负极的结晶取向与界面微环境决定其电化学行为。(002)晶面因其低表面能特性可实现二维平面沉积抑制枝晶，而界面离子浓度梯度、电场分布和电解质组分则深刻影响锌沉积动力学。枝晶生长、HER和腐蚀三大问题相互交织：表面缺陷导致局部电流密度升高引发枝晶，活性枝晶尖端催化水分解产生局部高pH环境，进一步加剧钝化层形成和界面阻抗上升。

界面问题的关键因素

枝晶生长的根本原因在于锌离子在界面处的非均匀沉积。经典成核理论表明，降低成核过电位能诱导均匀沉积，而界面电场分布调控可引导Zn²⁺有序扩散。HER则与界面水分子活性直接相关，[Zn(H₂O)₆]²⁺溶剂化鞘中自由水含量是关键控制因素。腐蚀问题涉及复杂电化学-化学耦合过程，界面钝化层Zn₄(OH)₆SO₄·xH₂O的致密性决定保护效果。

提升界面稳定性的策略

界面工程：通过合金化（如Zn@Bi）诱导(002)晶面择优取向，使枝晶密度降低80%；构建人工SEI层（如ZnF₂-PVA复合层）同时实现机械柔性和离子导通。

电解质调控："盐包水"（WiS）电解质将溶剂化结构转变为[Zn(TFSI)(H₂O)₃]⁺，自由水含量降低使循环寿命突破1000次；添加DMSO等氢键调节剂可破坏水网络结构。

三维结构设计：多孔锌基体通过增大比表面积将局部电流密度降至1 mA cm^-2以下，而碳纤维支架的锌亲和位点能引导均匀成核。

结论与展望

未来研究需关注界面动态演变的原位表征技术开发，建立"材料-界面-性能"的定量构效关系。柔性固态电解质界面和仿生智能界面材料将成为重要发展方向，而机器学习辅助的界面组分设计有望加速高性能AZIBs的实用化进程。