水系锌金属电池因其高安全性、低成本和丰富的资源，被视为大规模储能的重要候选技术。然而，锌负极寿命短一直是其应用中的一大挑战。该问题的根源在于水系电解液中活跃的质子，这些质子引发了局部pH波动、副产物沉积以及枝晶生长，最终导致库仑效率下降和循环寿命衰减。以往的电解液工程往往聚焦单一方面，未能在不影响Zn2+离子传输的情况下，协同调控质子的“生成—迁移—消耗”全过程，长期制约了水系锌电池的实用化进程。
为解决这一问题，我校海峡柔性电子（未来科技）学院张贤惠教授与韩国成均馆大学Ho Seok Park院士团队合作，提出一种“全流程质子管理”的电解液设计理念。该工作首次将质子行为拆解为三个连续但可调控的环节：质子生成→质子迁移→质子消耗。团队通过引入天然生物分子壳寡糖，利用其独特的β-1,4-糖苷骨架结构，在电解液体相约束质子生成与传输，同时在锌表面构建超薄分子屏蔽层，从界面动力学上抑制质子消耗，从而系统性切断“质子生成—迁移—消耗”的失稳链条。在这一策略下，电池性能实现了显著突破：Zn||Zn对称电池稳定循环超过8,000 h，Zn||Cu电池2,300圈循环的平均库仑效率达到99.84%，Zn||MnO2 全电池在2Ag-1下稳定循环超过2,000圈。更重要的是，这一突破并非以牺牲 Zn2+沉积/剥离的可逆性为代价，而是通过对质子行为的系统性重构，提升了电池的整体性能。该工作进一步提出“糖苷骨架”可作为水系电池电解液设计的可迁移结构单元，将添加剂开发从“官能团导向”推进到“骨架导向”的协同调控范式。相关成果以“Full-Process Proton Management Unlocks Long-Life Aqueous Zinc-Metal Batteries”为题发表于国际顶级期刊《ACS Nano》（中科院一区TOP期刊，影响因子16.1）。
福建师范大学海峡柔性电子（未来科技）学院为该论文第一完成单位，我校硕士研究生赵显厅为本文第一作者，韩国成均馆大学博士生黄声扬为本文共同第一作者。我院张贤惠教授为第一通讯作者，韩国成均馆大学Ho Seok Park 教授和李文武教授为共同通讯作者。同时，该成果得到华中科技大学霍开富教授的帮助，以及福建省自然科学基金等项目的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.5c17486
