在追求高安全低成本储能解决方案的全球浪潮中，水系锌金属电池以其本质安全、资源丰富和环境友好的突出优势，被视为下一代电化学储能体系的有力竞争者，尤其在规模化储能、可穿戴电子和极端环境应用领域展现出巨大应用潜力。然而，其商业化进程一直受困于传统水系电解液固有的化学挑战：大量自由水分子引发的严重析氢反应、电极腐蚀与表面钝化，以及难以控制的锌枝晶生长问题，这些都直接导致电池性能迅速衰减和寿命缩短。

针对上述难题，徐吉静教授团队从天然生物分子中寻找灵感，在常规水系电解液中创新性地引入了多功能生物有机分子——天冬酰胺（Asn），实现了对电池体相电解液环境与电极/电解液界面微环境的双重精准调控。研究表明，Asn分子独特的官能团能够动态调节体相电解液的pH值，创造更温和的反应环境；同时，分子内部富含的多个亲锌位点能有效重构锌离子的溶剂化壳层，引导锌离子实现快速有序传输。在正极侧，优化后的电解液构筑了高稳定性的界面，有效抑制了活性物质的溶解与损失。在锌负极侧，Asn分子会优先吸附在电极表面，形成一道动态保护层，主动“移除”双电层中具有高反应活性的水分子，从而从根源上遏制了析氢、腐蚀等副反应的发生。

图1 水系锌金属电池面临的问题及对应协同调控策略示意图

得益于此策略，锌金属负极的沉积/剥离过程变得高度稳定可逆。基于该电解液组装的锌对称电池实现了超过5700小时的超长循环寿命。团队进一步验证了这一协同调控策略的普适性，基于其组装的锌锰电池和锌活性炭电容器，均表现出增强的比容量和循环稳定性。该研究不仅为解决水系锌电池的技术瓶颈提供了行之有效的解决方案，更开创了利用生物分子进行电解液精细分子设计的新范式，为开发面向实际应用的高性能、长寿命水系储能系统奠定基础。

该研究成果以“A Synergistic Regulation of Electrolyte Environment and Anode Interface for Constructing Ultralong-Life Zn Metal Batteries with High Depth Discharge”为题，发表在Energy & Environmental Science上（Energy Environ. Sci. 2025, DOI:10.1039/D5EE04445F）。吉林大学化学学院博士苗成林和博士研究生冯璐为第一作者，吉林大学徐吉静教授、鼎新学者博士后管德慧为通讯作者。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D5EE04445F