鋅離子電池在未來儲能領域具有廣闊的發展前景，但其枝晶生長、析氫反應以及局部沉積等缺陷，嚴重阻礙了其在實際應用中的發展。

2025年2月20日，香港城市大學支春義教授在國際頂級期刊Nature Communications發表題為《A parts-per-million scale electrolyte additive for durable aqueous zinc batteries》的研究論文。

在此，不同于復雜的結構設計和電解液，研究人員引入了一種有效的百萬分之一（ppm）級電解液添加劑——2-羥基膦酰基乙酸（PPGA），以克服在弱酸性水系電解液中鋅負極的本征問題。

得益于吸附在鋅表面的PPGA及其與相鄰水分子氫鍵的有益相互作用，在約25℃的條件下，實現了在水系ZnSO₄電解液中鋅的穩定對稱剝離/沉積，在1?mA?cm^-2、1?mAh?cm^-2和10?mA?cm^-2、1?mAh?cm^-2的條件下分別運行了362天和350天。

作為概念驗證，Ah級的Zn||Zn_0.25V₂O₅·nH₂O軟包電池驗證了PPGA的有效性，并在0.2?A?g^-1和約25℃的條件下持續了250個循環而沒有容量損失。

由于抑制了枝晶生長和副作用，Zn||Br₂氧化還原液流電池在40?mA?cm^-2、20?mAh?cm^-2的條件下運行超過800小時，平均庫侖效率為98%。

這項工作為電解液添加劑工程知識的發展開辟新的道路。

圖1：PPGA在ZnSO₄電解液中的動力學

圖2：鋅表面PPGA的工作原理

圖3：Zn||Br₂氧化還原液流電池

Wang, S., Wang, S., Wei, Z.?et al.?A parts-per-million scale electrolyte additive for durable aqueous zinc batteries.?Nat Commun?16,?1800 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56607-1