本网讯 近日，我校材料科学与工程学院2021级卓越拔尖人才培养计划实验班本科生刘冠群，以第一作者在国际权威期刊《稀有金属》（Rare Metals）发表题为“用于水系锌金属电池的氧化铜改性高度可逆性锌粉阳极（Copper oxide-modified highly reversible Zn powder anode for aqueous Zn metal batteries）的研究”论文，方国赵教授为论文通讯作者，中南大学为第一单位。

锌粉负极具有优异的可控性和可加工性，可满足复杂形状电子器件的需求，传统锌箔和电沉积锌负极难以实现，因此锌粉负极具有广阔的工业应用前景。该团队基于理论分析和计算模拟锌粉颗粒、氧化铜颗粒以及氧化锌颗粒的表面锌原子沉积行为，并通过分析氧化铜、氧化锌的能带结构特点，设计了一种氧化铜包覆的新型锌粉负极材料。该锌粉负极表面被金属氧化物小颗粒包覆，使其与锌金属的结合能得到显著提高。CuO等金属氧化物中的O原子增加了整个系统的极性，聚集在O原子处的电子对Zn²⁺表现出强烈的吸引力。同时，CuO的带隙（0.69 eV）和费米能级上价电子的丰度使其在电荷转移过程中表现优异。因此，利用氧化铜的亲锌性和高导电性，可以促进表面电场均匀分布和抑制枝晶和副产物的产生，实现稳定可逆的电化学行为。该研究从锌粉颗粒功能化出发，为设计高性能锌粉负极提供了新思路。

据悉，近期刘冠群同学还作为共同第一作者在国际知名期刊《美国化学学会能源快报》（ACS energy Letters）上发表了题为“用于水性锌金属电池的锌粉基阳极：改性策略、特殊结构和发展前景（Zn Powder-Based Anodes for Aqueous Zn Metal Batteries: Strategies, Structures, and Perspectives）”的锌金属电池改性策略综述论文。该论文围绕锌粉负极研究进展、存在挑战、优化策略等方面展开深入讨论，提出了集流体改性、材料复合、电极聚合物支架构建、电解质优化、锌粉结构改性等优化策略，并建议从锌粉功能化处理、电极成分设计、电化学性能实际评估三个方面发展锌粉基负极材料。

相关工作得到了国家自然科学基金、中南大学创新驱动计划、湖南省大学生创新创业计划项目的大力支持。

（一审：赵云逸 二审：李丹妮 三审：李殷）