水系锌离子电池因其本质安全性和成本效益，在大规模储能应用中展现出广阔前景。然而，锌金属负极在水系电解质中的热力学不稳定性会引发有害副反应，主要是析氢反应和腐蚀钝化。与此同时，由离子通量不均或电荷传递不佳等导致的非理想沉积动力学，会引发锌枝晶生长。

基于此，bv伟德国际1946王贤保教授、陈易副教授团队在《Advanced Functional Materials》上发表了热力学和动力学协同调控锌沉积的综述论文。2023级研究生谭豪为论文第一作者，伟德victor1946王贤保教授、陈易副教授、澳大利亚悉尼科技大学汪国秀院士为论文共同通讯作者。

本综述系统性地阐述了一种解决锌金属负极关键问题的热力学-动力学协同优化整体策略。该策略并非依赖单一优化，而是构建了一个多层次的设计框架，涵盖从分子尺度到宏观器件的协同调控。其通过三大核心路径实现：在分子尺度上，通过电解液工程调控溶剂化结构，以同时抑制副反应热力学驱动力并优化离子迁移动力学；在界面尺度上，通过构筑多功能人工界面层，为均匀成核提供热力学引导，并为高速离子传输提供动力学保障；在电极宏观尺度上，通过三维导电骨架设计降低局部电流密度并构筑有序离子通道，实现热力学稳定与动力学优化的统一。这些路径的实践，充分验证了协同设计理念在引导锌均匀沉积、抑制枝晶与副反应方面的科学性与有效性。

为将水系锌电池从概念推向实际应用，我们进一步提出未来研究必须突破的四个关键方向：

深化机制理解：从现象关联到原子尺度洞察。未来需融合先进的原位/工况表征技术（如冷冻电镜、同步辐射谱学）与多尺度理论模拟，在原子/分子尺度揭示锌沉积/溶解的动态过程与界面演变规律，厘清热力学与动力学因素的内在耦合机制，为理性设计奠定理论基础。

发展智能材料：从静态功能到动态响应。需突破当前静态功能叠加的材料设计思路，致力于开发具有自修复、自适应响应能力的智能材料体系，例如基于动态键的聚合物界面、能响应电场/离子浓度的智能界面，以及新型深共晶电解质，使材料能主动适应电池循环中动态演变的界面环境。

推进实用验证：从理想条件到苛刻要求。研究必须超越扣式电池在理想条件下的测试，在贴近实际应用的苛刻参数下（如贫电解液、有限锌源、高负载正极、宽温区）评估策略的有效性，并系统研究不同优化策略之间的兼容性与协同效应，最终在Ah级软包电池中完成集成验证。

变革研发范式：从试错探索到智能设计。应积极拥抱材料基因组、机器学习与数字孪生等智能研发新范式，构建高质量材料数据库与性能预测模型，加速从材料筛选、电解质配方优化到器件设计的全流程，实现从传统“试错”向“理性设计”的根本性转变。

综上所述，实现高性能、实用化水系锌电池的目标，有赖于在协同优化策略的框架下，通过机理研究、智能材料、实用验证与计算设计的深度融合与多学科协作，系统性地攻克锌负极稳定性难题，最终推动该技术走向大规模储能应用。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.75253

王贤保教授，长期从事碳纳米材料的制备及应用开发、二次电池关键材料和技术研发、废旧锂离子电池循环回收以及太阳能光热转换与利用研究等新能源材料与器件方面的研究工作，主持国家重点研发计划、国家自然科学基金和湖北省重点研发计划等项目。在Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Sci. Adv., Nano Energy等权威期刊发表论文300余篇，被引20000余次，申请和授权中国发明专利50余项。获湖北省自然科学二等奖2项、上海市自然科学二等奖1项。教育部“新世纪优秀人才支持计划”入选者，斯坦福2025年全球前2%顶尖科学家，同时入选“终身科学影响力排行榜”和“年度科学影响力排行榜”。

陈易副教授，澳大利亚悉尼科技大学博士、日本国立材料研究所博士后。主要从事水系锌离子电池、锂硫电池、锂金属电池等二次电池相关研究，以第一/通讯作者身份在Advanced Materials, Advanced Functional Materials, ACS Nano, Nano Energy, Small等著名期刊发表多篇论文，引用共计3200余次，h指数22，多篇入选ESI前0.1%热点论文和前1%高被引论文，单篇引用大于900次1篇。湖北省“百人计划”创新人才和日本学术振兴会（JSPS）Fellow。

（审核：廖良才）