杨功政教授、王成新教授团队在安时级锌电池界面调控研究取得新进展

       水系锌金属电池在迈向实用化进程中，锌负极面临界面稳定性与体相传输之间的固有矛盾：传统电解液添加剂在引入疏水基团抑制界面副反应的同时，不可避免地增加电解质黏度、劣化体相离子迁移动力学，导致安时（Ah）级大容量电芯在循环中迅速失效。化解这一矛盾，是该领域推进实用化的关键。

      近日，研究团队针对传统添加剂设计理念的上述局限，基于前期工作基础（Energy Environ. Sci. 2023, 16, 687; Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2301999; Adv. Energy Mater. 2024, 14, 202303695; Nano-Micro Lett. 2025, 17, 259），创新性地提出了"界面动力学与体相传输解耦"的新策略，利用1,4-丁二醇二缩水甘油醚（BDDE）作为多功能电解液添加剂，在适度限制体相离子扩散的前提下，通过大幅增强锌（002）晶面的表面原子扩散能力，实现了实用化安时级锌负极的稳定可逆沉积。

       研究团队定量揭示了BDDE在锌负极表面构筑"亲锌-疏水"双功能界面的动态过程。该界面有效排斥水分子并富集锌离子，将腐蚀电流密度从3.0降至0.086 mA cm⁻²，电化学稳定窗口拓宽至1.92 V。实验与理论计算表明，BDDE通过降低Zn（002）晶面表面能，促进了锌原子沿该晶面的快速表面扩散与外延生长（见图一）；差分电化学质谱进一步证实，该（002）织构化沉积层可将析氢速率抑制至空白电解液的一半。得益于此，Zn||Zn对称电池在1.0 mA cm⁻²/1.0 mAh cm⁻²下稳定循环超7800小时，软包对称电池率先实现单圈1 Ah放电容量，累计沉积容量达133.7 Ah。匹配高负载正极（18.7 mg cm⁻²）的安时级软包全电池峰值容量达1.25 Ah（4.2 mAh cm⁻²），300次循环后容量保持率83.2%，综合性能居当前领域领先水平（见图二）。该工作不仅为实用化锌电池提供了一种有效的添加剂方案，更建立了将研究重点从体相离子传输转向界面原子调控的电解液设计新策略。

        该研究成果于2026年4月29日以“Beyond Bulk Transport: Interfacial Atomic Regulation for Practical Ah-Scale Zinc Anodes”为题，在线发表于国际著名能源期刊Advanced Energy Materials（https://doi.org/10.1002/aenm.71019）。我院2021级博士研究生林越兴为论文第一作者，王成新教授及其团队杨功政教授为论文的共同通讯作者。raybet电竞下载材料科学与工程学院是论文唯一完成单位。该研究工作受到国家自然科学基金和广东省自然科学基金的大力支持。

图1. 电解液改性对锌界面沉积行为的（A）调控过程和（B）作用机理示意图

图2. 基于改性电解液的（A）锌对称电池性能，（B）全电池性能，以及（C）文献性能对照雷达图

初审：袁湛楠

审核：田雪林、许俊卿

审核发布：李伯军