近期，团队开发了一种非离子型两亲性高分子添加剂(APA)，通过分子设计和精确合成对亲疏水平衡进行有效调控，在仅引入微量APA的条件下（1 wt%）即可极大地稳定锌负极，显著延长典型电流密度下锌离子电池和锌离子电容器的循环寿命。通过引入APA，实现了对电解液纳米结构的疏水限制，不仅有助于去溶剂化，同时调控了锌离子溶剂化结构；APA的亲水端优先吸附在锌金属/电解液界面，形成了局部疏水保护层，阻隔水直接接触锌金属表面。添加了APA的储能器件在1mA cm-2/1 mAh cm-2下获得了超过8800小时（367天）的超长循环寿命以及在5mA cm-2/5 mAh cm-2下超过2500小时的长循环寿命，并具有从50°C到-30°C下的宽温域运行。
【研究亮点】
（1）提出一种通用而可规模化放大的电解液添加剂策略，在常规电解液中引入微量APA即可显著稳定锌金属并延长锌离子器件的寿命。
（2）APA在电解液中形成纳米疏水聚集体，产生了局域纳米疏水环境，并改变了锌离子的溶剂化结构。相较于其他有机小分子添加剂，APA中比例可调的亲疏水长链单元可以在更大范围内以配位方式助力于Zn2+离子的去溶剂化，实现水系电解液中对锌负极的长效稳定。
（3）含APA的电解液在锌金属/电解液界面形成了富F和贫O的SEI层，进一步有助于抑制水引起的副反应，稳定锌金属。
该工作通过两性聚合物添加剂在水介质中产生微尺度疏水环境来稳定锌负极，为该类电化学储能器件的发展提供了新的设计思路和原理。在常规电解液中引入微量的高分子添加剂易于操作，在不改变现有储能器件工艺设备流程的前提下显著提高了最终器件的循环和温度稳定性，具有巨大的应用潜力，可望为水系电化学储能提供新的可规模化发展的思路和现实路径。
相关成果以题为“Nano-scaled Hydrophobic Confinement of Aqueous Electrolyte by Nonionic Amphiphilic Polymer for Long-lasting and Wide-temperature Zn-based Energy Storage”在国际著名期刊Energy & Environmental Science上发表。课题组联合指导博士生牛奔为论文第一作者。
原文链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/EE/D2EE04023A