电场引导离子调控策略构建多化学兼容性锌金属电池

为解决水系锌金属电池(ZMBs)中氢析出反应(HER)和枝晶生长问题，研究人员提出电场引导离子调控(EF-IO)策略，通过重构双电层(EDL)和溶剂化结构，形成梯度固态电解质界面(SEI)。该策略使Zn||Zn对称电池实现3400小时循环，Zn||V10O24·12H2O全电池具备宽温域适应性(-45至55°C)，并解锁ClO4?阴离子存储机制，为多化学体系ZMBs开发提供新范式。

　　

在水系锌金属电池(ZMBs)领域，非水共溶剂虽能缓解氢析出反应(HER)和锌枝晶问题，但锌-电解液界面未调控的离子分布导致残余H₂O活性引发电池失效。这项研究创新性提出电场引导离子调控(EF-IO)策略，通过阳离子界面修饰剂重构双电层(EDL)结构和溶剂化构型。界面模拟与实验证实，该策略可协同实现Zn²⁺/Na⁺溶剂化构型多样化与局域电场均质化，进而形成有机-无机梯度固态电解质界面(SEI)，有效抑制副反应。

该技术使锌对称电池实现创纪录的3400小时无枝晶沉积，Zn||V₁₀O₂₄·12H₂O全电池展现出卓越循环稳定性及超宽工作温域(-45至55°C)。突破性的是，EF-IO策略首次实现了高电压有机正极中ClO₄^?阴离子的可逆存储。通过桥接界面动力学与多化学兼容性，这项研究为开发高性能、多场景适用的锌金属电池体系建立了全新方法论。