近日，西安交通大学宋忠孝，刘洋洋研究团队在国际著名期刊《Acta Materialias》发表了题为“Protective mass-charge transfer regulation layer via magnetron co-sputtering towards stable Zn anodes”的研究论文.西安交通大学博士生樊星为论文第一作者，刘洋洋特聘研究员为论文通讯作者。（链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645425009279）

锌金属负极以其高理论容量和低成本在水系电池中具应用前景，但界面不稳——包括局部离子耗竭、析氢和自腐蚀——严重限制了其实用化。本文从电双层（EDL）内的“质量—电荷传输平衡”出发，指出当离子传输速率与界面电荷转移速率不匹配时会产生“离子饥饿”区，诱发非均匀成核、局部过电位升高与枝晶生长。

为解决上述问题，团队提出通过磁控共溅射制备富氟钽相（TaFx，简称TF）超薄人工界面层的策略。该TF层兼具锌亲和性与氟组分的疏水/抑电子特性，可在界面实现离子富集、降低局部离子耗竭并提高析氢能垒，从而实现质量与电荷转移的再平衡并诱导平面化、无枝晶的锌沉积。实验结合原位电化学数字全息、有限元模拟、DFT计算及多种电化学/形貌表征系统论证了其作用机理。

电化学性能方面，TF改性电极显示出优异的可逆性与耐久性：经优化的TF-Zn半电池在2 mA cm⁻²条件下可稳定循环超过1000次，平均库伦效率高达约99.87%；在全电池（NH₄V₄O₁₀|TF-Zn）与软包电池测试中，TF-Zn体系在0.5 A g⁻¹条件下250次循环后容量保持率可达82.5%，且在宽倍率与长循环下表现出明显优于未改性的对照组。该界面策略同时显著抑制析氢与自腐蚀，保持界面洁净与低阻抗。

该工作从机理出发提出了“通过人工界面层调控EDL内质量—电荷传输平衡”的范式，为实现高稳定性锌金属负极提供了可工业化的路径，并对水系锌离子电池的界面工程设计具有重要参考价值。