有害的枝晶生长和寄生副反应极大地阻碍了水系金属电池的实际应用。尽管有许多关于探索电解质添加剂以缓解上述问题的报道，但很少考虑添加剂在吸附配置和抗枝晶/腐蚀作用方面的构效关系，尤其是当添加剂的浓度足够低时。

在此，南洋理工大学范红金教授以芳香族路易斯碱分子成员为研究案例，发现存在一个最佳吸附配置（由-N位点的位置决定），使添加剂同步提供丰富的亲锌位点以加速Zn2+脱溶，并引导均匀的Zn成核而不产生氢。因此，Zn对称电池和Zn||NVO全电池的寿命均实现了长期循环稳定性。

文章要点

1）一系列具有孤对电子的Lewis碱性分子已被用于调节电极/电解质界面，以增强可逆性Zn电镀和剥离电化学。与Lewis酸性–O和–S位点相比，–N位点更有利于与Lewis碱性Zn²⁺配位。亲锌性加速了水合Zn离子的脱溶。

2）化学结构的细微差别导致最佳的吸附配置和物理化学性质。Pym调节的Zn/电解质界面可以通过减少IHP中活性H₂O分子的数量来抑制有害的副反应；它还通过促进Zn²⁺配位和抑制横向扩散来调节Zn沉积的均匀性。亲锌的Pym通过加速脱溶过程赋予快速的Zn²⁺扩散动力学。

3）这项研究证明了通过操纵Zn²⁺配位实现稳定Zn负极的可行性，以及通过加速水合Zn²⁺的去溶剂化实现快速动力学钒基正极的可行性。这项研究为分子吸附构型与Zn电化学之间的关系提供了见解。

参考文献

Da-Qian Cai, et al, Understanding the Structure-Activity Relationship of Additives for Durable Zn Metal Battery: A Case Study of Aromatic Molecules, Energy Environ. Sci., 2024

DOI: 10.1039/D4EE03232B.