隨著可再生能源需求的增長，鋅金屬負極的水系鋅離子裝置構成了新興的下一代儲能系統。在過去的幾年中，已經開發出復雜的策略來生產堅固的電極和電解質以及它們的界面以減輕鋅枝晶生長和副反應，但仍然需要使用簡單的策略(例如電解質添加劑)將電化學穩定性提高到商業水平想要的。

在此，西南石油大學何顯儒教授&松山湖材料實驗室王欣研究員&廈門大學喬羽教授團隊報告了一種可擴展的電解質工程，其特征是一種親水性調節的非離子兩親聚合物添加劑，可以從根本上抑制與水相關的副反應。

帶有親水和疏水單元的聚合物添加劑促進了局部納米級貧水環境，該環境基本上從水性介質中去除了Zn²⁺的溶劑。親水鏈段在鋅負極上的優先吸附也會產生局部疏水層，協同保護金屬免受直接水腐蝕。

此外，調整后的電解質增加了負極上的陰離子分解，這進一步導致了富F和O不足的界面，從而促進了穩定的負極。

圖1. APA在純水和Zn(OTf)₂水溶液中的溶液結構

研究發現，在普通液體電解質中只有1wt.%的APA時Zn負極可以實現潛在的商業應用。該電解質使鋅-鋅對稱電池的循環壽命比原始電解質延長了175倍。

此外使用含APA電解質的Zn-AC混合離子超級電容器也表現出良好的循環性能（超過3萬次循環），在5 A g^-1時容量保持83.6%。同時含APA的電解質能夠實現出色的寬溫操作，Zn-AC混合離子超級電容器在-20℃(1 A g^-1)下穩定循環3000次，對稱電池從50℃降至-30℃仍可以平穩運行。

因此，該工作利用兩親性聚合物添加劑在水介質中產生微尺度疏水環境，提出了一種新的鋅負極穩定設計原則，強調循環增強效果和操作的便利性。通過合理設計單體和比例，APA有望推廣到其他發生界面副反應的金屬離子水系電池。。

圖2. APA改進鋅金屬負極的電化學性能

Nano-scaled Hydrophobic Confinement of Aqueous Electrolyte by Nonionic Amphiphilic Polymer for Long-lasting and Wide-temperature Zn-based Energy Storage, Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d2ee04023a