近期，材料学院赵勇课题组在水系锌离子电池负极保护领域取得新进展，相关成果以“Bimodal Block Molecule with Ether-Type and Hydroxyl-Type Oxygen Stabilizes Zn Anode in Super-Dilute Electrolyte”为题，以全文形式在国际学术期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上发表。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202316427

图1左）锌金属电极循环过程中的副反应和枝晶生长。右）电解液中双功能模块的聚乙二醇（PEG）添加剂抑制锌金属副反应和枝晶生长（PEG中醚氧和羟基氧两种官能团分别调控电解液溶剂化环境和金属锌表面结构，进而促进金属锌电极稳定循环）。

金属锌（Zn）电极具有高比容量 (≈820 mAh g^-1)，以其构筑的水系锌离子电池具有高安全性、低成本和高能量密度的优点，成为一种具有广阔发展潜力的能源存储器件。然而，电解液中水分子的高反应活性会导致金属锌表面析氢反应、阳极腐蚀和不规则的枝晶生长。降低电解液中锌盐浓度（<0.5 M）不仅可以进一步降低器件成本，而且电解液粘度的降低也会提高其离子电导率。然而，低浓度电解液中大量的自由水会诱发金属锌更加严重的副反应，导致锌电极和锌离子电池循环寿命短。

针对上述问题，材料学院赵勇课题组提出了一种含两种不同类型氧的双模块聚乙二醇（PEG）分子的概念，其作为稀电解液 (锌盐浓度，0.23 M)双功能添加剂（MA）提升金属锌电极循环寿命。PEG具有两种不同化学结构氧原子，其中醚基氧 (eth-O) 可以有效地调节锌离子的溶剂化结构，打破电解液的氢键网络，从而抑制氢气（H2）析出反应；端羟基氧 (ter-OH) 在Zn(101) 表面上具有优先吸附作用，从而引导Zn (002) 平面的定向生长，有效抑制锌枝晶生长。以其组装的Zn||Zn对称电池在电流密度为1 mA cm^-2和0.5 mA cm^-2时的循环时间为1400小时和2100小时。组装Zn||V₂O₅全电池在电流密度为1 A g-1时可稳定循环1500圈后，容量保留率为82%。上述研究为发展新型锌离子电池功能添加剂，以及提升水系锌离子电池循环寿命提供了理论基础和技术手段。

河南大学材料学院硕士研究生石泽娜和李铭港为本文共同第一作者，赵勇教授和焦世龙副教授为本文共同通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委、河南省科技研发计划联合基金、中国博士后科学基金、河南省重点研发与推广项目（科技攻关）和河南大学的大力支持。