锌负极的不均匀枝晶生长和寄生副反应，以及其缓慢的溶剂化/去溶剂化动力学，严重阻碍了快速充电锌离子电池的实际应用。
调控双电层（EDL）结构是解决上述问题的有效策略。
基于此，2025年2月19日，东南大学郭新立教授、中国科学院大连化学物理研究所陈忠伟院士/罗丹研究员在国际期刊Advanced Energy Materials发表题为《Constructing Autoregulative Electric Double Layer Through Dielectric Effect Toward Fast Charging Zinc Metal Anode》的研究论文。
在此，研究人员通过在锌负极表面设计钙钛矿介电材料ZnTiO3（ZTO）层，构建自调节EDL以实现快充性能。
该ZTO层可在外加电压下自发产生表面电荷调控EDL结构，使锌沉积/剥离电位下EDL电容分别增加/减少，从而促进Zn2+的溶剂化/去溶剂化，实现快速反应动力学。
同时，通过自调节EDL和均匀电场形成的缺水环境可以防止沉积过程中的副反应和枝晶生长。
得益于其EDL特性，ZTO@Zn在对称电池中1 mA cm-2的电流密度下表现出超过2850小时的优异循环稳定性；即使在50 mA cm-2的高电流密度下，它仍能稳定循环230小时。
此外，组装的ZTO@Zn//AC超级电容器在5 A g-1的电流下展现出140,000次的超长循环寿命。
这项工作为实现金属负极的实际应用提供了一种有效的EDL调节策略，以实现快速充电能力。
图文解读
图1：ZTO涂层的结构和性能
图2：ZTO抑制锌枝晶的效果
图3：ZTO@Zn//AC超级电容器的性能
文献信息Constructing Autoregulative Electric Double Layer Through Dielectric Effect Toward Fast Charging Zinc Metal Anode,Advanced Energy Materials,2025. https://doi.org/10.1002/aenm.202405804.
