锌（Zn）金属被认为是一种理想的负极，但其在二次电池中的广泛应用仍然面临着许多挑战，主要与Zn的枝晶生长、腐蚀和副反应有关。

近日，厦门大学王周成教授，梁汉锋副教授，长春理工大学刘万强教授，阿卜杜拉国王科技大学Husam N. Alshareef报道了保护层的晶面微调可以有效地（虽然不完全）抑制锌离子电池（ZIBs）中的副反应，并调节副产物（硫酸锌或ZHS）的生长方式，从而提高ZIBs的电化学性能。

文章要点

1）研究人员特别研究了磁控溅射TiN(111)和(200)表面涂层，发现TiN(200)表面的析氢被大大抑制。更有趣的是，ZHS倾向于沿平行于TiN(200)表面的方向生长，而在锯齿状(111)表面的垂直生长更有利。实验结果和理论模拟都证明了这种明显的生长行为。

2）进一步研究表明，TiN(200)保护的Zn负极在2 mA cm⁻²和2 mAh cm⁻²下可逆镀和剥离至少1000 h，远远超过未改性的Zn负极。此外，基于TiN(200)@Zn负极和MnO₂正极的全电池稳定性也得到大大提高，显示了TiN(200)@Zn负极在实际应用中的潜力。

研究工作表明，保护层的表面原子排列可以抑制副反应，影响副产物的生长模式，这为通过金属负极保护层的刻面工程来增强锌或其他潜在的多价离子电池开辟了一条新的途径。

参考文献

Jiaxian Zheng, et al, Preferred Orientation of TiN Coatings Enables Stable Zinc Anodes, ACS Energy Lett.2022

DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02299

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c02299