综述：探究添加剂与锌负极之间的未知关系：从关键挑战到增强机制

本综述系统探讨了水系锌离子电池(AZIBs)中添加剂对锌负极的改性机制，重点分析了添加剂通过调控Zn2+溶剂化结构、重构氢键网络、形成吸附层、促进固体电解质界面(SEI)生成及空间位阻效应等途径，解决枝晶生长、析氢反应(HER)和腐蚀等关键问题的研究进展，为AZIBs的商业化应用提供理论指导。

　　

锌负极面临的挑战
在反复充放电过程中，锌负极遭受枝晶生长、析氢反应(HER)、腐蚀和钝化等问题。这些现象主要源于两个机制：一是电化学反应中锌离子(Zn²⁺)的二维扩散导致枝晶形成，过长的枝晶剥离后产生"死锌"；二是电解液中水分子电离分解引发HER和副反应，消耗活性锌并产生绝缘副产物。这些问题共同导致电池库仑效率(CE)降低、循环寿命缩短。

添加剂的作用机制
通过引入功能性添加剂可显著提升AZIBs稳定性，其作用机制呈现多元化特征：

溶剂化结构调整
尿素等添加剂能取代Zn²⁺溶剂化鞘中的H₂O分子，降低水活性。如萘二磺酸钠(NADS)通过磺酸基与Zn²⁺配位，形成[Zn(NADS)(H₂O)₃]²⁺新型溶剂化结构，使析氢电位负移0.38V。

氢键网络重构
聚乙烯醇(PVA)等含羟基添加剂能重构电解液的氢键网络，减少自由水分子。实验表明，2M ZnSO₄电解液中加入10% PVA可使水活性降低72%。

表面吸附层形成
聚丙烯酰胺(PAM)等锌亲和性聚合物能在负极表面形成吸附层，引导Zn²⁺均匀沉积。分子动力学模拟显示，PAM的酰胺基与Zn(002)晶面结合能达-1.98 eV。

SEI保护层构建
碳酸亚乙烯酯(VC)等添加剂能在负极原位形成富含ZnCO₃/ZnF₂的SEI层，组装的Zn//Zn对称电池在1mA cm^-2下循环1200小时仍保持稳定。

空间位阻效应
大分子量添加剂如聚乙二醇(PEG)可通过空间位阻作用抑制Zn²⁺无序迁移，使沉积过电位降低至28mV，实现致密锌沉积层。

总结与展望
当前添加剂研究仍面临作用机制协同性不明确、长期稳定性不足等挑战。未来应开发多功能协同添加剂体系，结合人工智能筛选分子结构，并建立标准化评价体系。特别需要关注添加剂在宽温域、高电流密度等极端条件下的性能演变规律，为AZIBs在智能电网、航空航天等领域的应用奠定基础。