【儀表網 研發快訊】近日，機電工程學院、哈工大鄭州高等研究院楊立軍教授團隊和化工與化學學院范立雙副教授在《材料科學與工程 R：報告》(Materials Science & Engineering R: Reports)上發表題為《鋅陽極微結構工程：加速高性能電池制造與產業化部署》(Microstructural engineering of zinc anodes: Expediting the fabrication and industrial-scale deployment of high-performance batteries)的綜述文章，系統闡述了鋅陽極微觀結構設計、先進制造技術及其產業化前景，重點突出超快激光加工在推動高性能鋅基儲能器件發展中的關鍵作用。
鋅基儲能器件因其高安全性、環境友好性和低成本優勢，被視為下一代高功率密度、可持續電化學儲能系統的理想候選者。然而，鋅陽極在實際應用中仍受限于枝晶生長、界面副反應等問題，制約其大規模商業化進程。傳統加工技術受限于精度與靈活性，難以實現鋅陽極微納結構的精確調控與大面積均勻制備。
該綜述系統梳理了鋅陽極失效機制，并圍繞“結構調控-性能優化-規模化制造”的研究范式，全面總結了基于物理、化學及印刷等原理的傳統微納制造策略及其局限性。文章重點指出，超快激光(飛秒/皮秒激光)憑借其亞微米級精度、非熱“冷加工”特性及三維異質結構構建能力，能夠實現鋅箔表面微納結構的定制化構筑，為鋅沉積動力學與熱力學的協同優化提供了創新技術路徑。文章進一步分析比較了各類微納制造技術在環境友好性、加工成本、結構穩定性、制造效率及工藝復雜度等方面的表現，指出超快激光加工在三維結構完整性、形貌精度與非接觸加工準確性方面具有不可替代的綜合優勢。隨著激光技術產業化進程加速與市場需求持續增長，超快激光加工成本有望進一步優化，為其在柔性電子、微能源等特定場景的商業化應用提供可靠支撐。展望未來，研究團隊提出三個關鍵發展方向：仿生納米結構設計機制引導下的精細化實施；面向產業部署的智能制造框架建立；極端環境服役性能評估體系構建。
該工作系統論證了超快激光微納制造技術在推動鋅陽極微觀工程從實驗室研究走向產業化應用中的重要潛力，為下一代高性能、長壽命鋅基儲能器件的開發與規模化部署提供了重要的理論指導與技術路線圖。
哈工大機電工程學院為第一通訊單位，哈工大鄭州高等研究院為第二通訊單位。鄭州高等研究院劉亞楠副研究員，機電工程學院丁燁副教授、楊立軍教授，化工與化學學院范立雙副教授為論文共同通訊作者。鄭州高等研究院博士生胡瓊蕾為論文第一作者。材料科學與工程學院徐杰教授，鄭州高等研究院博士生史向前，碩士生陳晨、郭士超參與相關研究工作。
該研究獲國家自然科學基金、國家重點研發計劃、黑龍江省春雁科技人才支持計劃、河南省自然科學基金、中國博士后科學基金、哈工大鄭州高等研究院科研啟動基金等項目支持。
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