仿驱动蛋白离子导向剂实现水系电池中锌的高度定向沉积

来自某研究团队的研究人员针对锌金属电极在水系可充电电池中枝晶生长和副反应等问题，开展仿驱动蛋白离子导向剂调控锌沉积行为的研究。通过使用APSA添加剂，实现Zn2+定向传输与(002)晶面择优沉积，使Zn//NaV3O8·1.5H2O全电池在600小时循环后仍保持93.40%容量，为高稳定性金属电池开发提供创新生物仿生策略。

　　

受驱动蛋白(kinesin)定向运输功能的启发，研究人员开发了一种模拟离子导向剂——3-(脒基硫代)-1-丙磺酸(APSA)，用于调控水系电池中的锌沉积行为。该分子通过类硫脲基团选择性锚定在Zn(002)晶面，模拟驱动蛋白的微管结合域；同时其磺酸基团在锚定位点附近富集Zn²⁺离子，仿效货物结合域。这种"锚定-捕获"协同作用实现了Zn²⁺离子通量的动态自适应调控，引导锌定向沉积并抑制枝晶形成。APSA还能同步降低界面和体相水活性，有效抑制副反应。采用超薄锌负极(20μm)和低N/P比(≈6)构建的Zn//NaV₃O₈·1.5H₂O全电池表现出卓越稳定性，400次循环(超600小时)后容量保持率达93.40%。该研究为实现高稳定性金属电池提供了创新的生物仿生离子传输调控策略。