「国家杰青」蒋青领衔！吉林大学朱永福最新Angew丨双功能描述符筛选氨基酸添加剂实现锌离子电池超长效稳定

水系锌离子电池（AZIBs）因高安全性、低成本等优势被视为锂离子电池的替代方案，但锌负极的枝晶生长和析氢反应（HER）严重制约其循环寿命。针对此瓶颈，吉林大学朱永福、多伦多大学Xue Yao等在Angewandte Chemie发表研究，提出一种基于电子给体能力的双功能描述符Φ，量化评估氨基酸添加剂对氢键网络（SHb）和界面吸附（Sads）的协同调控能力。通过筛选六种生物相容性氨基酸，确定L-酪氨酸具有最优双功能效果。多尺度表征表明，微量（1 mM）L-酪氨酸能重构电解液氢键网络，将强氢键水比例提升至39.00%，有效抑制HER并改善界面润湿性；同时通过特异性吸附诱导Zn(002)晶面择优沉积，实现无枝晶致密沉积。实验结果显示，Zn||Zn对称电池在1 mA cm⁻²下稳定循环超4500小时，在10 mA cm⁻²下超12000次循环；MnO₂||Zn全电池在1 A g⁻¹下循环500次后容量保持率达95.66%。该研究建立了基于描述符的理性框架，为水系金属电池电解液添加剂设计提供了普适性策略，显著提升了锌离子电池的循环稳定性。