《Energy Environ. Sci.》：表面活性剂介导的介观相电解质助力高稳定锌金属负极

Surfactant-mediated mesoscopic confinement and selective interfacial shielding for highly stable zinc anode

Zhenhai Shi, Suli Chen,* Min Zan, Leiqian Zhang, Jiaming Gong, Yazhou Zhou, Klaus Müllen, Feili Lai,* Tianxi Liu*

Energy Environ. Sci., 2026, 19, 1385-1392, DOI: 10.1039/D5EE06338H

水系锌离子电池因其高安全性、低成本和环境友好性，在大规模储能应用中展现出重要潜力。然而，锌金属负极面临枝晶生长和界面副反应两个关键瓶颈，严重制约了其产业化发展。一方面，锌的不均匀沉积会引发枝晶，可能刺穿隔膜导致电池短路；另一方面，电解液中的水分子易在负极表面引发析氢反应和腐蚀，降低库伦效率并消耗活性物质。这两个问题相互耦合、彼此加剧：枝晶增大反应面积，加剧副反应；副反应形成的钝化层又会诱导局部沉积，加速枝晶生长，形成性能衰减的恶性循环。传统研究策略如电解液改性或界面涂层，多侧重于单一问题，难以同时协调调控体相离子传输与界面沉积行为。因此，开发能够协同优化锌离子溶剂化结构并稳定界面电化学过程的策略，是实现锌负极长循环稳定运行的核心科学挑战。

基于此，本课题组提出一种基于两亲性表面活性剂的介观相电解质构筑策略，通过引入生物源表面活性剂槐糖脂（SL），实现了对电解液体相微环境与电极/电解质界面的协同调控。槐糖脂在电解液中可自发组装形成纳米胶束结构，该介观限域环境通过多价偶极‑离子相互作用有效重构Zn²⁺的溶剂化结构，弱化其水合壳层，从而显著提升Zn²⁺的迁移数与传输动力学。与此同时，未参与胶束形成的游离槐糖脂分子在锌负极表面发生选择性吸附，形成致密的界面保护层。该层不仅通过静电屏蔽效应抑制锌枝晶的随机生长，更借助空间约束作用诱导锌沿（101）晶面进行定向沉积，同时有效阻隔水分子与电极的直接接触，显著抑制析氢与腐蚀等副反应。得益于上述体相传输强化与界面稳定化的协同机制，锌负极展现出优异的沉积/溶解可逆性，平均库仑效率高达99.3%。基于该电解液组装的Zn//I₂全电池在5 A g^­-1的高电流密度下循环超过25000次后，容量保持率近乎100%，展现出卓越的长循环稳定性。

本论文第一作者为化工学院博士研究生史振海，通讯作者为江南大学刘天西教授、陈苏莉副教授和上海交通大学赖飞立副教授。

论文连接：https://doi.org/10.1039/D5EE06338H