微纳制造技术，特别是高精度光刻与刻蚀工艺，能够在材料表面构建出具有特定形貌、特征尺寸、空间排布及深宽比的微纳结构，实现对界面润湿性和电场分布的精细调控。同时，光刻刻蚀工艺与半导体制造技术兼容，具备高重复性、可图案化设计及大面积批量制备的潜力。将这些微纳制造优势应用于当前水系锌离子电池负极所面临的枝晶生长、析氢副反应及界面腐蚀等瓶颈问题，可以提供全新的解决思路。具体而言，通过光刻刻蚀法构建的微纳结构，能够有效调控界面润湿性和电场分布，引导锌离子在限域内均匀沉积，从源头抑制枝晶，并减轻副反应。将微结构工程、润湿性调控与电场设计相融合，有望构建集“均匀沉积—副反应抑制—快速输运”于一体的超稳定负极，为高安全、长循环的水系锌离子电池提供可行且可规模化的微纳制造方案。

欧美直播-亚洲直播-在线直播 赵泽佳副教授联合深圳北理莫斯科大学王静威教授等团队，在《Advanced Energy Materials》（影响因子：26）发表论文，提出从电极表面几何结构出发，通过光刻刻蚀制备了微方柱阵列，实现了润湿性（接触角100°）与电场分布的最优平衡。有限元模拟表明，微结构消除了尖端电场集中，引导Zn2⁺致密沉积。Zn100°对称电池循环超6000小时，全电池循环10 000次后容量保持约110 mAh g⁻1，软包电池可驱动小风扇、LED屏及为手机充电，为高性能锌负极设计提供了新路径。

图1. 微结构制备流程及其相应三维结构与接触角

为实现锌负极微结构的高精度、可控制造，该研究提出了基于光刻-湿法刻蚀的微加工工艺。通过精确调控刻蚀时间以改变微柱高度，引入空间限域效应克服尖端电场集中与润湿性失衡问题，成功制备出边长200 μm、间距100 μm、接触角100°至120°连续可调的微方柱阵列锌负极。

图2. 对称电池电化学性能

该研究依托微方柱阵列对电场分布与润湿性的协同调控，在锌负极上实现了四大核心性能突破：

（1）超长循环寿命：Zn100°对称电池在5 mA cm⁻2、2 mAh cm⁻2条件下稳定循环超6000小时，即使在高电流密度20 mA cm⁻2下仍可稳定工作1000小时以上，远超裸锌电极（不足120小时即短路）；

（2）枝晶彻底抑制：循环后Zn100°电极表面光滑致密，电极表面无明显枝晶生长；

（3）副反应大幅降低：XRD显示循环后Zn100°电极仅出现微弱副产物峰，Tafel曲线表明其腐蚀电流更低，原位光学观察亦未见明显析氢气泡；

（4）界面动力学增强：原位EIS和DRT分析表明，Zn100°电极在整个循环过程中电荷转移电阻保持极低且稳定，证实了快速、可逆的锌沉积/剥离反应。综上，“电场均化润湿性平衡”的协同设计策略与“微结构限域界面稳定”的耦合机制，共同推动了超稳定锌负极从实验验证走向实际应用。

论文链接：//doi.org/10.1002/aenm.71039

撰写：赵泽佳

排版：陈仕发

一审一校：任露洋

二审二校：马将

三审三校：郑纯