水系鋅離子電池（AZIBs）中的枝晶生長和電極/電解質界面的副反應不僅損害了電池的壽命，也給電池系統帶來了嚴重的安全問題，這阻礙了其在大規模儲能系統中的應用。

圖1 Cl-GQDs的作用示意

北京理工大學陳人杰、黃永鑫等通過在電解液中引入帶正電的氯化石墨烯量子點（Cl-GQDs）添加劑，提出了一種雙功能的動態適應性界面，以實現AZIBs中鋅沉積的調節和副反應的抑制。研究顯示，在充電過程中，帶正電的Cl-GQDs被吸附在Zn表面，作為一個靜電屏蔽層，促進了Zn的順利沉積。

此外，氯化基團的相對疏水特性也為Zn負極建立了一個疏水保護界面，緩解了水分子對Zn負極的腐蝕。更重要的是，Cl-GQDs在整個電池運行過程中不會被消耗，并表現出動態的重新配置行為，這確保了這種動態適應性界面的穩定性和可持續性。

最后，使用Cl-GQD修飾的ZnSO4基電解液（Cl-GQD電解液）組裝了，進行測試以驗證修飾效果。

圖2 半電池性能

受益于上述優勢，基于Cl-GQD電解液的Zn//Zn對稱電池在1 mA cm^-2和1 mAh cm^-2的條件下，可以平穩地運行超過2000小時，比空白電解液的運行時間高7倍。即使在5 mA cm^-2和5 mAh cm^-2（42.7%的放電深度（DOD））的苛刻條件下，基于Cl-GQD電解液的對稱電池也可以穩定地循環超過240小時。

此外，該改性效果也通過與鋅負極和LiMn₂O₄（LMO）正極耦合的混合軟包電池得到了驗證，這證實了其實際可行性。這項研究拓寬了其他金屬電極的可定制的界面相的思路。

圖3 全電池性能

Bifunctional Dynamic Adaptive Interphase Reconfiguration for Zinc Deposition Modulation and Side Reaction Suppression in Aqueous Zinc Ion Batteries. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c04155