在当今能源研究领域，追求可持续性和高性能的储能技术显得尤为重要。以锌为基础的可充电池系统因其价格实惠、环境友好和固有安全特性，在传统二次离子电池中日益受到青睐，尤其在可扩展和与电网兼容的应用中具备广阔的前景。然而，在水系可充锌基电池中，传统的锌沉积容易出现不均匀的电极沉积物甚至锌枝晶的形成，导致能量密度和循环寿命的降低。

  针对水系锌电中存在的问题，同济大学傅婧教授课题组发现了一种在锌负极中使用铋作为固相表面活性剂调控锌在高容量条件下实现动态可持续调控锌沉积-溶解过程的策略。铋的低表面能和松散原子堆积提供了其作为良好固相表面活性剂的热力学和动力学起源，并且铋良好的导电性确保了即使在有锌覆盖情况下的快速电荷转移。通过利用铋的独特特性，该研究解决了锌电池技术中的关键问题，铋作为固相表面活性剂可以在锌沉积的过程中持续上浮，在沉积过程中铋限制了锌原子的横向迁移，以更小的核形成过电位促进了局部形核，致密且更各向同性的锌生长阻止其形成大的枝晶，也确保随后的更彻底的剥离，从而显著提升了锌基电池的电化学稳定性和库仑效率，对电池的长期使用和安全性至关重要。这项进展突显了锌基电池作为可持续替代方案的潜力，强调了其在能源效率和环境可持续性方面的优势。

  研究成果近期以“Sustainable Interface Regulation Enabled by Bismuth Solid-State Surfactant Effect for Zn-free Anodes” 为题发表在《能源环境科学》（Energy & Environmental Science, DOI:10.1039/D4EE01644K.）。同济大学材料科学与工程学院无机材料系博士生王晨，土木工程材料系副教授陈波为论文的共同第一作者。同济大学傅婧、华中科技大学黄云辉、滑铁卢大学苗国兴教授为共同通讯作者。该研究得到了中国国家自然科学基金、上海市教育委员会创新计划等项目资助。

  原文链接：

  https://doi.org/10.1039/D4EE01644K