水系锌离子电池凭借安全可靠、环境友好、成本低廉以及理论容量高等优势，在大规模储能应用中拥有广阔前景。但锌负极长期面临锌枝晶无序生长、析氢副反应、电极腐蚀钝化等界面问题，直接造成电池循环寿命差，阻碍了水系锌离子电池实际应用的推广。电解液添加剂改性是提升锌负极稳定性较为实用的技术路径，不过现有添加剂大多难以从原子层面调控锌沉积行为，往往还需要较高的使用浓度，很难满足安时级别实用电池的需求。
针对上述问题，基于晶格匹配设计思路，利用硫辛酸对Anderson型多金属氧簇进行共价修饰，设计出新型电解液添加剂NTA。该添加剂仅需0.001%的极低添加量，即可实现锌负极界面的原子级调控。在电池工作过程中，NTA优先吸附于锌负极表面，在富电子环境下发生开环聚合，在电极表面生成富硫聚合物界面层。聚合物链S∙∙∙S原子周期间距为4.62 Å，与锌（002）晶面 
方向锌原子4.55 Å的原子间距高度匹配，晶格失配度仅1.5%。借助Zn−S配位作用，可引导锌离子沿（002）晶面均匀沉积，抑制锌枝晶生长。与此同时，多金属氧簇端氧能够轻微扰动体相溶剂化，调控锌离子的溶剂化结构，结合界面烷基链构建局部疏水微环境，可以抑制析氢、锌腐蚀等水诱发的副反应。电化学测试表明，使用NTA后，Zn||Zn对称电池在5 mA cm⁻²下稳定循环3000 h；Zn||Cu半电池于10 mA cm⁻²循环7800圈，平均库仑效率99.8%。Zn||I₂全电池在10 A g⁻¹大电流下循环超20000圈。团队进一步组装了1.6 Ah软包电池，面容量14.8 mAh cm⁻²、N/P为1.8，循环325圈后容量保持率高于99%，能量密度可达155 Wh kg⁻¹，验证了该添加剂的实际应用潜力。该研究提出痕量添加剂实现原子尺度界面调控的新方案，为长寿命安时级实用水系锌离子电池提供分子设计新思路。
相关研究成果以“Ultratrace Electrolyte Additives for Ah Level Zinc Ion Batteries through Lattice Matching Strategy”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.杂志上（10.1002/anie.5605595）。论文第一作者为四虎影视
博士生吴双玉，四虎影视
吴立新教授、李豹教授和吉林大学物理学院王义展教授为共同通讯作者。
文章链接：//pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42711774/
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