在能源技术快速发展的背景下，电池技术作为可再生能源存储的关键，面临日益严峻的挑战。传统水系锌离子电池的电解液常因副产物形成导致离子传输效率低下，严重影响锌金属负极稳定性，进而限制了电池的循环寿命和可靠性。针对这一问题，通过对传统电解液进行特征改性成为关键解决手段。前期研究成果已经证明，通过优化电解液配方，可以在高经济效益下显著提升电池性能。但是现有基于电解液特征改性手段仍然不可避免面临着枝晶生长及副反应等问题。如何对锌负极（002）晶面的生长实现精准调控进而大幅度提升锌负极的寿命仍然面临重大挑战。

近日，华东师范大学物理与电子科学学院、上海市磁共振重点实验室、医学磁共振与分子影像技术研究院徐敏教授、潘丽坤教授课题组与暨南大学黎晋良副研究员合作，在国际顶级纳米期刊Nano Research上发表题为“Anionic corrosion inhibitors facilitate preferential Zn(002) deposition in aqueous zinc-ion batteries”的论文。

本研究受油田化学启发，发现2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸（AMPS）通过静电排斥作用显著降低聚合物溶液在岩石表面的吸附损耗，并与锌离子协同在金属表面形成纳米级保护膜。基于该特征，作者将AMPS这一具强阴离子基团的抗水解单体引入水系锌离子电池电解液中。凹陷AMPS不仅通过其强极性基团有效调节Zn²⁺离子的溶剂化结构，而且还改变了锌基底表面能，进而实现锌负极晶面生长定向的精准调控。此机制成功抑制了析氢反应（HER）和枝晶的形成，大幅提升了锌电极的稳定性。最为关键的是，基于晶面择优的静电博弈，AMPS的-SO₃⁻基团与Zn(002)晶面发生特异性吸附，实现Zn²⁺沿Zn(002)晶面精准有序沉积，从而避免了传统电池中常见的锌金属不均匀沉积问题。这一突破性的设计大幅度延长电池的循环寿命，并显著提高了电池可靠性，可为新一代锌离子电池设计提供了一种全新的、无副产物的高稳定性水系锌离子电池的技术路径。

本文第一作者为无线电物理专业博士生杨佳婍，导师为徐敏教授和潘丽坤教授。其研究方向聚焦于水系锌离子电池。目前以第一作者身份在Chemical Engineering Journal、Energy Storage Materials、Coordination Chemistry Reviews、Materials Horizons、Nano Research等期刊上以第一作者发表SCI论文5篇。

附文章链接：

https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907746