锌金属阳极上的严重界面副反应导致枝晶形成、析氢反应（HER）和腐蚀，从而导致高极化和低库仑效率（CE），限制了其在实际应用中的应用。近日，来自伦敦大学学院的何冠杰教授团队，受生物质海藻植物的启发，该文章创新性的使用生物质材料在锌负极上原位形成高性能固体电解质界面层(SEI)， 降低了锌成核过电势，提升了成核速率。

海藻，一种最常见的海洋植物，从海水中吸收和累积各种金属阳离子，包括如图1a所示的Fe³⁺、Cu²⁺和Zn²⁺等必需金属阳离子。海藻中的带负电荷的多糖可以通过螯合作用与金属阳离子结合，形成稳定的复合物。其中有效物质海藻藻酸钠（SA）是从海带中提取的多糖，含有D-甘露糖醛酸（M）和L-葫芦糖醛酸（G）作为单体的游离羧基和羟基。它可以通过G单体的区块与二价阳离子发生螯合，形成高度离子化和导电的“蛋盒”水凝胶结构。受其启发，该文章提出了一种表面修饰策略，通过仿生阴离子层促进锌负极原位形成坚固的SEI层。通过在锌阳极表面涂覆SA，可以在电镀/剥离机制期间启动在位SEI的形成，在此过程中，两条SA单链会与电解质中Zn²⁺互相锚定，从而构建均匀的Zn²⁺扩散层。这种形成本质上在锌表面上建立了基于水凝胶的保护层，增强了其稳定性。

涂覆在锌阳极上的SA层充当了一个阴离子层，控制着Zn²⁺的脱溶结构，有助于在Zn（002）表面上优先电镀，从而形成均匀且密集的沉积层。如图示1b所示，由于COO^-的阴离子基团，Zn²⁺离子对藻酸盐的亲和力诱导了一个排列良好的加速通道，用于均匀电镀。这种SEI调节Zn²⁺的去溶剂化结构，并促进致密Zn（002）晶面的形成。即使在高放电深度条件（DOD）下，SA涂覆的Zn阳极仍然保持稳定的Zn剥离/电镀行为，具有低电位差（0.114V）。与此同时，原位SEI具有增强的机械强度，以应对枝晶的形成。通过光学显微镜的观察，在30分钟的电镀过程中，SA包覆的锌表现出平滑的电镀，而裸锌则呈现出松散的电镀。关于剥离机制，在裸锌电极上，30分钟内观察到明显的产氢反应（HER）；相反的，SA包覆的锌电极表面保持平滑和均匀的形态，没有明显的HER反应。这进一步说明原位SEI层可以提高Zn²⁺的热力学稳定性，减轻阳极的腐蚀和钝化问题。对阴离子聚电解质包覆的锌电极进行的扫描电子显微镜图像（图2e）进一步证实，与裸锌阳极的凹凸表面相比，SA包覆的锌阳极呈现出均匀且无枝晶的形态。

该工作将聚阴离子电解质引入电极界面，稳定的Zn²⁺吸附和保护层将提高电池的循环寿命和倍率性能。这种界面稳定策略在不同类型的电池中都具有广泛的应用，包括锂离子电池、钠离子电池、锌离子电池等，为新一代高性能储能技术的发展提供了重要支持。