北京化工大学王峰教授团队在国际知名期刊Advanced Science 上发表题为“Insight into Sulfur‐Containing Zwitter‐Molecule Boosting Zn Anode: from Electrolytes to Electrodes”的研究工作。该工作采用一种含硫的两性分子（甲硫氨酸，Met）作为添加剂，有效改性常用的硫酸锌电解质，表现出优秀的电化学性能。
据报道，许多有机电解质添加剂可改善水系锌金属电池中锌负极的性能。然而，考虑到充放电过程中电解质和电极所处的不同环境，其改性机制有待进一步揭示。在这项工作中，我们使用了Met作为水系锌金属电池的电解质添加剂。详细的实验分析和理论计算结果揭示了Met从电解质15701658760到电极所发挥的不同作用（右图）。在含Met的硫酸锌电解质（Met-ZSO）中，Met不仅能通过羧基（─COOH）降低锌离子溶剂化结构中H2O分子的配位数，还能通过氨基（─NH2）和硫醚键（C─S─C）促进脱溶过程，从而增强Zn2+的传输并抑制HER。在锌负极上，电化学氧化后Met中的亚砜或砜（C─SOx─C）键会优先吸附在Zn(002)晶面上，进而形成亲锌的梯度保护层，抑制腐蚀反应并引导无枝晶的锌沉积过程。基于此， Met-ZSO实现了优异的半电池和全电池性能，对称电池在2 mA cm-2/1 mA h cm-2的条件下能够稳定运行3750小时，即使在30 mA cm-2/30 mA h cm-2的极端条件下也能够稳定运行110小时；组装的全电池在低N/P比（1.2）条件下能表现出105.30 W h kg-1的高能量密度和良好的循环性能。这项工作不仅为含硫两性分子在锌负极上的改性机理提供了全新理解，也为开发实用的水系锌金属电池提供了一种新的电解质添加剂。
该论文第一作者为北京化工大学博士生宋威豪和中南大学博士生刘嘉星，材料学院王峰教授、李志林教授、牛津教授为本文共同通讯作者，材料学院陈仕谋教授对本文亦有支持。北京化工大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家重点研发计划，国家自然科学基金和中央高校基本科研基金的资助。
文章信息：Weihao Song#, Jiaxing Liu#, Shengpu Rao, Ming Zhao, Yanqun Lv, Shunshun Zhao, Qing Ma, Bing Wu, Chengjin Zheng, Shimou Chen, Zhilin Li*, Jin Niu*, Feng Wang*
Insight into Sulfur‐Containing Zwitter‐Molecule Boosting Zn Anode: from Electrolytes to Electrodes
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202400094
