锌金属电池凭借高安全性、低成本和环境友好等优势，成为下一代储能技术的重要方向。然而，锌金属负极在电池应用中面临副反应（副产物、锌腐蚀和析氢反应）、扩散问题和枝晶生长等挑战，导致电池容量和循环性能明显降低。同济大学化学科学与工程学院刘明贤教授团队近期通过低应力介导实现具有最低表面成核能的锌（0002）晶面暴露，解决了商业锌负极多晶面暴露和晶格应力积累问题，有效抑制了锌负极的析氢和腐蚀，实现了高稳定锌金属电池，研究成果以“Low Strain Mediated Zn(0002)Plane Epitaxial Plating for Highly Stable Zinc Metal Batteries”为题发表于国际化学领域权威期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）。

在商业金属锌箔表面光聚合高度结晶氟化蒽三苯聚合物，形成有序纳米通道（1.5 nm），有效降低成核能（0.2 e−/Å3）和晶粒应力（−0.2 ~ 0.4 MPa），细化电镀锌晶粒和缓解应力积累（9.4 μm/3.7 MPa，商业锌：26.7 μm/28.2 MPa），促进Zn (0002)面定向成核和外延生长。

电子背散射衍射和原位偏光显微镜测试表明，有序多孔纳米膜引导锌离子定向传输，延缓了负极表面析氢反应和电化学腐蚀速率。

电化学性能表明，晶粒细化后的锌负极提高了锌离子在电极/电解液界面的沉积/剥离效率，Zn||Cu电池在10 mA cm−2下循环6000次平均库仑效率达99.6%，Zn||Zn电池实现5000 h稳定电沉积/剥离。Zn||MnO2软包电池充放电1000次容量保持率是商业锌板的7倍。

刘明贤教授为论文通讯作者，博士生张达为论文第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金委、上海市科委和中国博士后科学基金会资助。