近日，东北农业大学化学与分子工程学院丛博文副教授在水系锌离子电池领域取得系列重要进展，相关研究成果先后发表于国际权威学术期刊《ACS Nano》（中科院一区Top期刊，影响因子17.3）和《Chemical Engineering Journal》（中科院一区Top期刊，影响因子12.5），为高性能水系锌离子电池的电解质设计与电极/电解质界面调控提供了新思路。

针对水系锌离子电池双电层（EDL）缺乏有效描述符、添加剂分子结构与宏观EDL性能关联不清的难题，团队提出多尺度描述符—介电去饱和（DDS）系数。该系数综合考虑分子极化率、排除体积、吸附覆盖度和介电常数，解耦Butler–Volmer方程中的界面浓度与电位差这两个关键参数，并将其与EDL结构及锌沉积动力学相关联。

通过密度泛函理论计算与实验筛选，从非质子溶剂库中筛选出具有最高DDS系数的四乙二醇二甲醚（G4）。G4可通过竞争吸附取代内亥姆霍兹面（IHP）中饱和水层，实现水分子去饱和，降低EDL两侧的电位差，抑制水分解并促进均匀锌沉积。结果表明，G4改性电解液使Zn||Zn对称电池循环超过4000 h，组装的Zn‑I₂全电池极化显著降低，在10 A g^-1大电流密度下循环12000圈后仍能维持157.5 mAh g^-1的高可逆容量，验证了DDS描述符指导电解液设计的有效性。论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.6c10266.

针对传统添加剂调控机制单一、难以同时兼顾体相溶剂化与界面保护的问题，团队基于前期研究成果（Angew. Chem. Int. Ed. 2026,65,e26100），首次构建了覆盖单糖—双糖—三糖—多糖系列糖类的“结合能—黏度”双因素耦合筛选框架，从天然糖类中筛选出三糖棉子糖（Raf）作为电解质添加剂。Raf在体相电解质中凭借与Zn²⁺的强结合能进入溶剂化鞘层并置换活性水分子，同时在电极/电解质界面优先吸附形成屏蔽层，实现了“空间解耦而功能集成”的介导—屏蔽效应，从而同步抑制动力学层面的枝晶无序生长与热力学层面的析氢副反应。实验结果表明，Raf改性电解液使Zn||Zn对称电池稳定循环超过4000 h，Zn||Cu非对称电池在1500圈内平均库仑效率达99.87%，Zn||MnO₂全电池在1 A g^-1下初始容量为125 mAh g^-1，经循环1000圈后容量保持率达80.0%。

我院化学专业2024级硕士研究生耿效云为本论文的共同第一作者，丛博文副教授和白靖文教授为共同通讯作者，东北农业大学为第一完成单位。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.182623.

（供稿/化学与分子工程学院）