基于螯合与界面工程的水系锌电池长效循环及自修复机制研究

针对水系锌离子电池(AZIBs)存在的锌负极枝晶生长、析氢和腐蚀等问题，研究人员创新性地引入天然二肽L-肌肽(L-C)作为电解液添加剂。通过其独特的离子螯合与锌吸附双重功能，实现了Zn2+溶剂化结构调控和(101)晶面择优沉积，构建的动态保护层使短路锌负极恢复2000小时稳定循环，Zn||Zn对称电池在1 mA cm?2下循环超过5400小时。与NH4V4O10正极组装的电池在5 A g?1下2000次循环后容量保持率达82.26%，为环保高性能AZIBs设计提供新范式。

　　

在水系锌离子电池(AZIBs)领域，锌负极的不稳定性犹如"阿喀琉斯之踵"，枝晶生长、析氢反应和腐蚀三大难题严重制约其电网级储能应用。这项突破性研究从生物界获得灵感，巧妙利用天然二肽L-肌肽(L-carnosine, L-C)的双重本领：一方面通过强配位键取代水分子，重构Zn²⁺溶剂化鞘层；另一方面在锌表面形成智能吸附层，像精准的导航仪引导锌离子沿(101)晶面有序沉积。

更令人称奇的是这种动态保护层具备"伤口自愈"超能力：短路后的锌负极能满血复活，持续稳定工作2000小时；预先划伤的电极表面在循环过程中竟能自动修复如初。实验数据令人振奋——Zn||Zn对称电池在1 mA cm^?2/1 mAh cm^?2条件下创下5400小时循环纪录，即使在高倍率(5 mA cm^?2/5 mAh cm^?2)下仍能稳定运行1100小时。与NH₄V₄O₁₀(NHVO)正极强强联合后，电池在5 A g^?1的严苛条件下历经2000次充放电，容量保持率仍高达82.26%。这项仿生双调控策略为开发下一代环保、高安全性的水系电池开辟了新航道。