近年来，锌离子水电池研究已成为电化学储能领域的一个学术热点。金属锌具有成本低廉、安全性高、环境友好与能量密度高（820 mAh g-1 的高理论容量、5822 mAh cm-3 的高体积能量密度）等优点。然而，在电池循环过程中，锌电极上枝晶的不可控生长对其应用构成了重大挑战。为了解决这个问题，人们探索了各种界面策略，并着重于构建具有保护性和亲锌性的界面。许多界面策略都依赖于如金、锡、锑、铜和石墨烯这样额外的外部材料。尽管使用这些外部材料可以获得不错的性能，但不可避免地会产生额外的原材料成本与技术成本，这在一定程度上限制了它们的广泛应用。此外，用这些外部材料构建界面通常涉及复杂的加工步骤，由此产生的锌电极与所构建表面之间的结构和成分异质性会影响界面稳定性。因此，设计一种无需额外添加物，并且操作简便的方案来构造表面保护层是极具吸引力的。

基于此，我校化材学院王舜教授和袁一斐教授研究团队提出一种全新的界面改性策略，即通过直接对购买来的锌箔（保留表面氧化层）进行加热处理，以此激活锌箔内部的铜原子，并使其向表面扩散，最终成功在锌箔表面制备出富铜保护层。团队成员利用先进的3D原位光学显微镜分析，发现在所构造的富铜层影响下，电极表面的电沉积锌过程是致密、均匀且无枝晶生成的。并且，借助激光共聚焦光学显微镜、晶体学建模以及理论计算结果，揭示了在新构建的富铜表面上发生的是具有(101)取向的锌电沉积过程，这与传统报道的(002)取向电沉积机制形成鲜明对比。此外，电化学测试进一步表明，改性后的锌负极性能得到显著提升。

本工作利用了锌箔内部存在的少量铜杂质，通过对商业锌箔（保留表面氧化层）进行简单的热处理，在锌箔表面构造了能够抑制锌枝晶生长，并诱导电沉积锌沿着Zn-（101）晶面生长的富铜保护层。通过对传统的原位光学电池进行简单改造，实现了基于锌电极“顶视角”的锌沉积原位观测。相较于传统的原位观测模式（侧视角），这种“顶视角”模式下的观测不仅范围更大，并且能清晰地探究锌电极表面的电沉积锌机制。

相关研究成果以“‘Pumping’ Trace Cu Impurity out of Zn Foil for Sustainable Aqueous Battery Interface”为题发表在国际顶级期刊《Advanced Materials》。我校为第一通讯单位，我校化材学院硕士研究生钟锐、浙江工业大学硕士研究生王盛博为共同第一作者，我校化材学院袁一斐、王舜、何坤教授，浙江工业大学王垚教授为共同通讯作者。

本研究得到了以下项目的资助：浙江省自然科学基金（项目编号：LR23E020001）、国家自然科学基金（项目编号：52372221、52202285、52331009、52472239）、WenZhou-2024R3001、广东省基础与应用基础研究基金（项目编号：2023B1515120095）。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202420166