电子科技大学孙威、湖北大学万厚钊、王浩、张宝Nature Commun.：电场增强型亲和电解质用于高可逆性水系锌金属电池

背景：水系锌金属电池因其高安全性和低成本被视为电网级储能的理想候选，但锌负极在水系电解液中存在枝晶生长和析氢腐蚀等问题，导致循环寿命短和库伦效率低，限制了商业化应用。传统电解液调控策略多基于静态假设，忽视了电池工作时的强电场对界面过程的动态影响。研究目的：为解决上述问题，本研究提出一种电场增强型亲和电解质设计策略，通过筛选具有高给体数和高偶极矩的添加剂，构建能响应界面电场、动态调控锌沉积行为的电解液体系。结论：该策略以N,N-二甲基脲为代表添加剂，仅需2 wt%添加量即可在电场诱导下富集于双电层，重构Zn²⁺溶剂化结构，抑制析氢并引导均匀的锌沉积。实验表明，使用该电解质的锌对称电池在60%放电深度下稳定循环700小时，库伦效率达99.9%，且与多种正极兼容，全电池表现出优异的循环稳定性。基于给体数-偶极矩准则的高通量筛选进一步验证了策略的普适性，为多价金属电池的电解液设计提供了新思路。