中国科学技术大学谈鹏ACS Energy Lett.：水系锌电池中化学分层与病理性再分布的三维可视化

背景：水系锌电池因其安全、低成本和高容量被视为大规模储能的理想候选，但锌阳极界面不稳定性（如枝晶生长、析氢反应等）限制了其实际应用，其中界面pH的动态变化是关键参数，但现有研究常忽略重力引发的自然对流和电解质分层对pH分布的影响。研究目的：开发原位三维pH可视化平台，揭示重力作用下锌-电解质界面化学场的时空演化机制，探究其对锌阳极失效的影响。结论：研究发现锌-电解质界面存在重力取向的pH梯度（差值可达≈0.6），电化学诱导的电解质密度分层驱动自然对流，主导离子传输并维持化学梯度，导致活性锌定向再分布（上部加速腐蚀、下部促进沉积），最终引发电极形貌异质失效；通过混合盐电解质抑制对流可实现pH均一化，将对称电池循环寿命提升超75%，为稳定水系金属阳极提供了新物理范式。