复旦晁栋梁最新Nat Commun：传统形核理论可能用错模型了？——无量纲因子揭示形核与极化关系

本文针对锌基水系电池中锌沉积形核理论不完善的问题展开研究。传统经典形核理论基于球状模型，忽略了锌的六方密堆积（HCP）晶体结构，导致对形核规律的预测存在偏差。研究目的旨在建立更符合锌晶体学特征的形核模型，并提出量化界面电化学行为的普适性标准。作者提出了Zn-HCP形核理论，定量关联了临界晶核尺寸、形核能垒、过电位与表面能，并通过实验验证了其准确性。进一步，提出了无量纲描述符Wf，将电沉积驱动力（极化过电位）与界面阻力（腐蚀电流和极化阻抗）综合为一个量化指标。基于Wf指导设计的电解液显著抑制了枝晶和副反应，实现了锌负极在100%放电深度下超过700小时的稳定运行，全电池在10 A g⁻¹下循环7660次，软包电池循环200次后容量保持率达97%。该工作为水系锌电池的界面精准调控和电解液筛选提供了理论指导。