基于区域异构性引导的界面设计，以实现稳定的锌金属阳极

《Energy & Environmental Science》：Regioisomerism-guided interfacial design toward stable zinc metal anodes

水系锌离子电池中锌阳极界面不稳定问题可通过引入小分子有机添加剂调控。本研究以吡啶羧酰胺衍生物为模型，发现邻位取代的picolinamide（PA）通过双齿配位结构促进Zn2+溶剂化层去除，形成均匀致密沉积层，使Zn//Zn对称电池循环寿命超6000小时，Zn//Cu半电池循环6000次库仑效率达99.87%。揭示了异构体空间排列对界面行为的关键调控作用。

　　

锌金属阳极的界面不稳定性是限制水系锌离子电池（AZIBs）实际商业化应用的关键障碍之一。近年来，向电解液中引入小分子添加剂在调控锌/电解液界面行为方面显示出巨大潜力。然而，这些添加剂的独特区域异构效应及其吸附构型背后的结构-功能关系仍大多未被探索。在本研究中，选择吡啶羧酰胺分子作为模型系统，系统地研究了三种区域异构体——吡可林酰胺、烟酰胺和异烟酰胺——在锌金属阳极上的界面调控行为。具体而言，吡可林酰胺（PA）的酰胺基团位于吡啶氮原子的邻位，能够形成稳定的双齿配位结构。这种结构有助于锌离子（Zn²⁺）在电极界面的脱溶剂化，并促进均匀致密的吸附层形成，从而实现锌的均匀沉积，同时抑制副反应和枝晶生长。因此，含有PA的电解液显著提高了锌阳极的稳定性，在Zn//Zn对称电池中循环寿命超过6000小时，在Zn//Cu半电池中经过6000次充放电循环后，平均库仑效率达到99.87%。这项工作强调了区域异构性在电解液添加剂设计中的关键作用，并为构建稳定的锌金属阳极提供了可行的分子级策略。