综述：双向界面调控策略实现高效水系锌离子电池

本综述系统探讨了水系锌离子电池（AZIBs）中电极-电解质界面的关键挑战与协同调控策略，从电解质工程（添加剂/水凝胶/低共熔体系）、多功能隔膜（改性玻璃纤维/新型隔膜）及人工界面层（阳极/阴极保护）三大维度提出双向界面优化方案，为突破AZIBs的析氢反应（HER）、枝晶生长和电极溶解等瓶颈提供系统性解决路径。

　　

引言：多界面协同调控的必要性

水系锌离子电池（AZIBs）因其本征安全性、成本效益和快速反应动力学而成为电网级储能的有力候选。然而，电极-电解质界面的不稳定性源于高活性水分子和电极的本征特性：活性水分子易攻击阴极和阳极表面，导致阴极材料溶解与结构降解，以及阳极腐蚀与钝化。单一电极的修饰策略难以实现AZIBs的实际应用，因此需系统解构双向界面调控策略，同步解决双电极问题。

阴极与阳极面临的挑战

AZIBs在中性或弱酸性电解液中运行时，虽提高了Zn²⁺的可逆性，却引发了一系列新问题——阴极材料自溶解、锌阳极表面钝化以及双电极不可避免的副反应。锌阳极的热力学不稳定性与电解液中活性水分子共同导致寄生氢析出反应（HER），引发金属腐蚀并形成绝缘钝化层（如ZnO/Zn(OH)₂），阻碍Zn²⁺传输，最终降低库仑效率并限制循环寿命。

界面协同调控的必要性

HER和副反应持续消耗Zn²⁺离子，导致电解液中Zn²⁺浓度大幅下降。HER伴随氢气及副产物的生成，引起pH值波动，进而诱发阴极-电解质界面的腐蚀反应，加剧阴极材料溶解。阳极的持续副反应通过离子浓度波动和电场分布变化影响阴极稳定性，凸显了双向协同调控的紧迫性。

电解质工程：从添加剂到低共熔体系

电解质工程因其低成本和高可行性成为研究重点。通过引入特定组分，可在电极表面发生脱附/吸附或氧化还原反应，形成稳定的电极-电解质界面。添加剂（如金属离子、有机分子）能调节溶剂化结构，抑制副反应；水凝胶电解质通过限制水分子迁移增强界面稳定性；低共熔电解质则通过特殊溶剂体系降低水活性，从根本上缓解HER和电极腐蚀。

多功能隔膜：超越传统玻璃纤维

隔膜作为电池系统中的离子介质，需实现可控离子迁移并抑制电极间电子传输。传统玻璃纤维隔膜在厚度和成本效益上存在不足，且无法有效抑制阴极材料溶解和锌不均匀沉积。新型隔膜（如改性玻璃纤维、功能性聚合物隔膜）通过表面修饰或结构设计，可选择性调控Zn²⁺通量，抑制枝晶生长和副反应扩散。

人工界面层：双电极保护策略

人工界面层（AIL）为电极表面优化提供直接有效的策略。阳极保护层（如无机涂层、有机聚合物）可引导均匀锌沉积并抑制HER；阴极保护层则通过物理屏障或化学修饰缓解材料溶解和相变。双向AIL设计需兼顾离子电导率、机械强度和界面相容性，以实现双电极协同稳定。

总结与展望

AZIBs虽展现出巨大潜力，但其实际应用仍受限于极端条件下的性能衰减和锌离子利用效率问题。未来研究需聚焦于：1）开发高精度原位表征技术以解析界面动态过程；2）设计多功能集成化界面层实现双向同步优化；3）探索新型电解质体系（如浓盐电解液、深共晶溶剂）以根本性抑制水活性。唯有通过多维度协同创新，方能推动AZIBs迈向电网级储能应用。