当前水系锌离子电池因锌金属负极的高理论比容量、资源丰富、低成本和高安全性成为研究热点。针对金属负极的枝晶问题已经展开了许多研究，并取得很大进展。然而，关于锌金属负极的粉化现象认识较少，对于粉化的成因缺少系统的认识，同时缺乏有效的抑制手段。锌粉化将会造成阳极疏松、体积膨胀，容易脱落形成死锌，产生不可逆的消耗，加之比表面积大幅增大会加剧析氢反应的发生，严重降低电池的库伦效率，极大缩短电池的使用寿命。因此，揭示粉化的成因并设计有效的解决策略对全面认识锌金属。

近日，南开大学化学学院王欢课题组等从锌沉积的动力学和热力学过程入手，探讨了锌粉化的成因，基于高尔顿板模型，引入了惰性三维阳离子（一乙基三甲基咪唑阳离子），在沉积的过程中作为弹性位点在阳极附近原位形成类似高尔顿板的富阳离子区，对锌离子流的传输起到缓冲导流作用，促使锌离子均匀分布降低局部锌离子浓度，避免局部还原锌原子过度累积从而自聚集阻碍还原锌原子的结晶过程，从而提高沉积锌的结晶度，以此抑制锌的粉化，大大提高了电池的库伦效率。最终，锌负极可在5mA cm^-2的电流密度下达到99.7%的库伦效率，且能稳定循环超过2000圈，与此同时KVOH║Zn软包电池可实现在2A g^-1的电流密度下循环超1000圈且能保持近300mAh g^-1的比容量。该文章发表在国际顶级期刊PNAS上。南开大学博士生廖雪龙为本文第一作者。