生物大分子添加剂调控界面双电层结构实现长寿命水系锌金属电池

本研究针对稀释电解质中锌金属电池面临的界面稀释效应与空间电荷层难题，引入透明质酸钠(HA)重构双电层结构，通过固定游离水与形成负电荷网络抑制副反应，使锌负极实现5000小时稳定循环，全电池耐受万次循环，为低成本高性能储能系统提供新范式。

　　

水性锌金属电池(AZMBs)因本征安全性和低成本优势成为大规模储能的潜力候选体系。采用稀释电解质虽进一步提升经济性，却加剧了界面挑战——包括锌离子(Zn²⁺)浓度极化与双电层(EDL)内游离水(H₂O)含量升高，导致枝晶生长与析氢反应(HER)恶化。研究团队创新性引入生物大分子添加剂透明质酸钠(HA)，在超低浓度(0.3 mol/L)硫酸锌(ZnSO₄)电解液中重构EDL结构：HA分子通过亲水基团锚定游离水，其长链阴离子骨架在EDL内形成固定负电荷网络，双重作用有效抑制HER、缓解空间电荷层引发的Zn²⁺极化，并将稀释界面转化为自补充型锌离子储库。该策略使锌金属负极实现超5000小时稳定循环，盐用量降低95.1%，锌-碘(Zn-I₂)全电池可持续运行超10000次循环且容量衰减可忽略。这种HA介导的界面工程同步达成成本控制与性能提升，为安全耐久、经济可行的AZMBs提供了新范式。