近日，学院韩丹丹教授团队在国际顶尖期刊《Advanced Functional Materials》（中科院一区TOP，IF=19）上发表了题为“Cooperative Solvation-Interface Engineering via CellMembrane-Inspired Hydrated Nanodomains for High-Mass-Loading Zinc-Ion Batteries”（基于细胞膜启发的水合纳米域的协同溶剂化界面工程用于高负载量锌离子电池）的研究论文。该期刊在功能材料、纳米技术及能源材料等前沿交叉领域具有重要的学术影响力。研究生王冬旭为第一作者，韩丹丹教授与清华大学危岩教授为共同通讯作者，吉林化工大学为唯一通讯单位。

水系锌离子电池（AZIBs）因其高安全性、低成本和环境友好性，在大规模储能领域展现出巨大潜力。然而，锌负极的枝晶生长、析氢副反应以及正极材料的稳定性问题严重制约了其实际应用。针对上述挑战，该研究团队受细胞膜磷脂双分子层两亲性结构的启发，创新性地提出了一种仿生水合纳米域（BHNs）电解质策略。通过在传统ZnSO₄电解液中引入环丁砜（SL）作为多功能添加剂，成功构建了具有独特“疏水骨架-亲水基团”两亲结构的纳米限域网络。

环丁砜凭借强配位能力取代锌离子溶剂化鞘中的水分子，形成新配合物，有效降低脱溶剂化能垒，抑制水活性。疏水烷基环在锌负极表面形成物理屏障以均匀电场、抑制枝晶，亲水基团则改善电极润湿性。仿生水合纳米域结构作为“共插层缓冲器”，缓解高载量正极循环中的晶格应变，抑制结构畸变。得益于此，采用该BHNs电解液的Zn||Zn对称电池与高负载δ-MnO₂正极（20 mg·cm⁻²）的全电池均实现了超过5000次的长循环，展示了良好的实用化前景。

该研究工作为通过分子层级调控电解液结构同时解决正负极界面问题提供了全新的设计范式，对于推动高能量密度、长循环寿命水系锌离子电池的实际应用具有重要意义。

本研究得到了国家自然科学基金、吉林省科技厅领军人才项目及省自然科学基金研究项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202517438

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