【本站讯】水系锌离子电池因其高安全性、低成本等优势，被视为大规模储能领域的重要候选技术。然而，锌负极的枝晶生长和副反应长期制约其循环寿命，成为制约其实际应用的核心瓶颈。近日，我校重质油全国重点实验室、化学化工学院阎子峰教授团队提出了一种分子筛诱导的局部超饱和电解质界面（LSEI）设计策略，在传统稀电解液中实现了锌离子的界面富集与均匀沉积。相关成果以“Stabilizing Zinc Anodes via a Zeolite-Induced Localized Supersaturated Electrolyte Interface”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上，中国石油大学（华东）为第一通讯单位，博士研究生刘小琦为论文第一作者，我校阎子峰教授、孙洪满副教授、中国海洋大学张誉副教授及澳大利亚昆士兰大学罗彬副教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、山东省重点研发计划等项目的资助。

传统稀电解液（1 M ZnSO₄）中，Zn²⁺的强水合结构导致脱溶剂化缓慢，局部离子补给不足易诱发不均匀沉积，活性水则引发析氢、腐蚀和钝化等副反应。高浓度电解液虽可改善溶剂化环境，但存在成本高、黏度大等问题，局部高浓度体系同样面临盐用量偏高及部分稀释剂安全性不足的限制。研究团队创新性地将调控重点从体相转向界面，选用低硅铝比（Si/Al＝17）的ZSM-5分子筛（LZ5）构筑锌负极界面层，利用其约0.52 nm的有序微孔和丰富的Brønsted酸位点，通过孔道限域与离子交换/静电作用的协同配合，在稀电解液中构建局部超饱和电解质界面。这一策略的核心机理在于：有序微孔促进Zn²⁺的部分脱溶剂化，Brønsted酸位点则如同“离子触手”般自发捕获并限域Zn²⁺，二者协同重构了Zn²⁺的配位环境，同时改善了离子传输并抑制水相关的副反应。研究以Si/Al比为200的HZ5分子筛作为对照，进一步验证了低Si/Al比分子筛在离子富集方面的独特优势。

图1 分子筛诱导局部超饱和电解质界面的设计与结构表征

在性能表现上，基于LZ5修饰锌负极的对称电池在1 mA cm^–2、1 mAh cm^–2条件下稳定循环超过2400小时，与NH₄V₄O₁₀正极匹配的全电池在3 A g^–1下循环1200次后容量保持率达96%。研究结合原位拉曼光谱、阻抗弛豫时间分析和局部pH监测，并辅以理论计算，解析了工作状态下的界面演变，以及溶剂化结构、离子传输与沉积行为之间的关联。

图2 分子筛界面对锌负极循环稳定性与沉积行为的改善

这一成果的意义不止于锌电池领域的技术突破，更折射出分子筛这一传统材料在新能源赛道上的角色跃迁。从石油炼制到碳捕集，从气体分离到储能系统，分子筛正在从传统的化工吸附催化材料，逐步成长为新能源产业链上不可或缺的功能性关键材料。随着精准孔道设计与AI辅助合成等前沿手段的不断成熟，分子筛有望在下一代高安全、高能量密度电池体系中扮演更为核心的角色，为全球能源转型注入来自“微纳孔道”的持久动力。

文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.5744163