百万分之一级！港城大支春义团队，重磅Nature子刊！

研究概述

锌离子电池在未来储能领域具有广阔的发展前景，但其枝晶生长、析氢反应以及局部沉积等缺陷，严重阻碍了其在实际应用中的发展。

2025年2月20日，香港城市大学支春义教授在国际顶级期刊Nature Communications发表题为《A parts-per-million scale electrolyte additive for durable aqueous zinc batteries》的研究论文。

在此，不同于复杂的结构设计和电解液，研究人员引入了一种有效的百万分之一（ppm）级电解液添加剂——2-羟基膦酰基乙酸（PPGA），以克服在弱酸性水系电解液中锌负极的本征问题。

得益于吸附在锌表面的PPGA及其与相邻水分子氢键的有益相互作用，在约25℃的条件下，实现了在水系ZnSO4电解液中锌的稳定对称剥离/沉积，在1 mA cm-2、1 mAh cm-2和10 mA cm-2、1 mAh cm-2的条件下分别运行了362天和350天。

作为概念验证，Ah级的Zn||Zn0.25V2O5·nH2O软包电池验证了PPGA的有效性，并在0.2 A g-1和约25℃的条件下持续了250个循环而没有容量损失。

由于抑制了枝晶生长和副作用，Zn||Br2氧化还原液流电池在40 mA cm-2、20 mAh cm-2的条件下运行超过800小时，平均库仑效率为98%。

这项工作为电解液添加剂工程知识的发展开辟新的道路。

图文解读

图1：PPGA在ZnSO4电解液中的动力学

图2：锌表面PPGA的工作原理

图3：Zn||Br2氧化还原液流电池

文献信息

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