金屬鋅在水性電解液中劇烈的副反應導致界面局部pH值劇烈波動，加速鋅負極擊穿；因此，開發適應寬pH范圍的優化策略對于改進水系鋅金屬電池尤為關鍵。

在此，福建師范大學曾令興、陳慶華，Xiong Peixun等人報道了一種由甘氨酸(Gly)添加劑調諧的ph自適應電雙層(EDL)，它在寬ph水溶液中表現出優異的穩定鋅負極的能力。研究發現，無論是在弱酸性電解質還是堿性電解質中，Gly離子EDL能促進載流子的定向遷移，從而成功地抑制了局部飽和。

結果表明，未發生二聚反應的Gly添加劑可以在IHP內進行有序而密集的垂直吸附，有效降低Zn²⁺的EDL排斥力，并將H₂O從負極表面隔離。因此，具有可調EDL的鋅負極在較寬的pH值和溫度范圍內均表現出優異的電化學性能，在ZnSO₄-Gly電解質的鋅對稱電池中，其循環可逆性可達7000 h，在KOH-Gly電解質的鋅對稱電池中，其壽命延長了50倍。

圖1. 作用機制

總之，該工作發現Gly添加劑可以適應較寬的pH環境進行電離，從而調節不同電解質中Zn電極表面的EDL。在低pH電解液(ZnSO₄, pH ~ 4)中，Gly可以降低EDL排斥，并與水分子競爭Zn²⁺溶劑化。在高pH (KOH, pH ~ 14)電解液中，含Gly的EDL有利于[Zn(OH)₄]^2-的吸附，阻礙其再擴散，從而有效抑制了[Zn(OH)₄]^2-的不可逆溶解。

結果表明，采用ZnSO₄-Gly電解液制備的Zn||鋅對稱電池，在1mA cm^-2下可逆鍍/剝出時間可達7000 h，在4 mA cm^-2下可逆溶出時間可達5000 h，鋅負極(~ 20 μm厚度)利用率高達93%，KOH-Gly電解液中的鋅負極也表現出良好的電化學性能。

更重要的是，通過對高DOD、低N/P、鋅粉負極軟包電池、堿性高壓全電池等接近實際應用場景的不同器件進行組裝和性能測試，全面驗證了Gly提升AZMBs實用性的能力。因此，該工作為設計與實際多應用場景相兼容的AZMBs電解質添加劑提供了研究思路。

圖2. 電池性能

Adaptive Ionization-Induced Tunable Electric Double Layer for Practical Zn Metal Batteries over Wide pH and Temperature Ranges， ACS Nano 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c09774