文字链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.179184
晶体学取向与界面完整性共同决定了水系锌离子电池在高电流密度下的可逆性。为缓解(002)和(100)晶面上存在的不稳定生长、弱相互作用及不均匀应力等问题，将沉积过程机械约束于坚固的(101)晶面至关重要，因为该晶面具有强吸附能力与快速电荷转移特性，可在高累积容量下避免枝晶诱导的失效。本研究中，我们设计了一种可降解、机械强度高且富含羧基的生物质水凝胶，以诱导锌(101)晶面的持续外延生长。研究表明，丰富的羧基能够重构Zn²⁺的溶剂化鞘层，抑制自由水活性，并通过竞争性占据选择性屏蔽活性较高的(002)和(100)晶面，从而在热力学上引导(101)晶面的成核。同时，交联纤维素网络赋予材料高韧性与高弹性模量，通过耗散界面应力来维持结构完整性，以抵抗体积波动。这种双重调控降低了脱溶剂化能垒，均化了离子通量，并在物理层面抑制了枝晶生长，从而实现了致密的(101)织构沉积。因此，对称电池在5 mA cm⁻²/5 mAh cm⁻²条件下实现了6000 mAh cm⁻²的优异累积容量，而Zn//Cu电池在2000次循环后仍保持99.31%的库仑效率。本工作建立了一种精确的力化学策略，通过晶体学调控实现超稳定的锌负极。
总之，本研究通过Zn²⁺介导的TEMPO氧化纤维素纳米纤维与海藻酸钠的交联反应，构建了一种完全可降解、机械强度高且富含羧基的生物聚合物水凝胶电解质。该合理设计的结构通过耦合的化学调控策略，实现了(101)织构锌负极的高度稳定外延生长。化学上，高密度分布的羧基重构了Zn²⁺初级溶剂化鞘层，有效降低了自由水活性；同时，通过竞争性吸附机制选择性钝化高活性的Zn(002)和(100)晶面，这一精确的热力学引导将有序的锌成核与沉积过程定向于(101)晶面。力学上，高模量、超高韧性的互穿网络基质提供了严格的物理约束，抑制了垂直枝晶的扩展，同时有效耗散高容量电镀/剥离循环过程中累积的剧烈界面应力。这种跨尺度协同效应显著降低了脱溶剂化能垒，确保了致密、无枝晶且高度可逆的锌界面。因此，对称Zn//Zn电池在苛刻条件下（5 mA cm⁻²，5 mAh cm⁻²）展现出超过1200小时的优异循环寿命，而非对称Zn//Cu电池在2000次循环后仍保持99.31%的优异平均库仑效率。除这些卓越的电化学性能外，CSZ电解质固有的柔韧性与生物可降解性确保了其在剧烈机械形变下的稳定运行，并提供了环境友好的报废处理途径。这种整体界面设计策略为调控晶体学取向提供了基础性见解，为高性能、本质安全且可持续的水系储能技术的发展铺平了道路。