电子科大/湘潭大学/东北师大AM： 热力学/动力学协同调控实现长循环锌金属电池

本文提出了一种福井函数引导的分子工程策略，开发了一种新型凝胶电解质（HG-3TP），旨在解决锌金属电池（ZMBs）中的关键问题，如电解液泄漏、枝晶生长和竞争性析氢反应（HER）。通过调控亲电福井函数（f^+）和亲核福井函数（f-），HG-3TP显著提升了HER吉布斯自由能（ΔG_HER），抑制了锌的电子逸出和自由水活性，同时在锌负极表面形成惰性屏障，提高了H⁺脱附能垒并降低了质子扩散系数。这种热力学和动力学的协同调控有效抑制了HER和枝晶生长。实验结果表明，采用HG-3TP的锌电池表现出卓越的长循环稳定性，Zn||Zn对称电池循环寿命达4,000小时，Zn||VO₂全电池在11,000次循环后容量保持率为83.5%。此外，HG-3TP在高温条件下（60°C）也能稳定运行710小时，柔性软包电池在破坏性测试中仍保持计时功能。该研究为高性能水系锌金属电池的开发提供了新的策略。