开发实用的水系锌金属电池（ZMBs）技术指标对于支持安全的大规模储能至关重要。然而，实现Ah级水系ZMBs在高质量负载和大面容量下的真实性能展示仍是关键挑战，而这正是水系ZMBs实现工业应用的关键。
2025年4月2日，中南大学刘哲轩、方国赵在国际顶级期刊Nature Communications上发表了题为《Bilateral in-situ functionalization towards Ah-scale aqueous zinc metal batteries》的研究论文，Yexin Song为论文第一作者，刘哲轩、方国赵为论文共同通讯作者。
刘哲轩，中南大学讲师。2019年与2024年于中南大学分别获学士学位和博士学位，导师：梁叔全教授、方国赵教授。毕业后进入中南大学任教。
刘哲轩讲师主要从事水系锌基二次电池，生物质衍生碳材料，电化学界面质荷传输方面的研究，以一作/通讯作者在Adv. Mater.，Adv. Energy Mater.等国际知名期刊发表学术论文近十篇，授权专利多项。
方国赵，中南大学教授，博导。博士毕业于中南大学。主持国家自然科学基金重大研究计划培育项目、国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金面上项目、湖湘青年科技创新人才项目、湖南省优青基金项目、中南大学创新驱动计划等项目，参与国家自然科学基金重点项目1项。
方国赵教授主要从事低成本储能二次电池关键材料研究和技术开发，以一作/通讯作者在Nat. Commun.，Angew. Chem.，Adv. Mater.，Sci. Bull.等国际顶级期刊发表学术论文60余篇，其中1篇入选2019年中国百篇最具影响力国际学术论文，入选热点论文15篇，ESI高被引论文36篇，总引用1万余次。申请国家发明专利20余项，授权6项。连续多年入选科睿唯安“全球高被引科学家”（交叉学科、材料学科）、入选全球前2%顶尖科学家（终身科学影响力排行榜）。
在本文中，作者提出了一种双边原位功能化策略，以应对水系ZMBs在高质量负载和大面容量方面所面临的挑战。
通过有机钠盐电解液添加剂的定向吸附和原位分解，形成了Zn负极梯度界面，避免了电解液状态波动和正极溶解带来的影响，实现了Ah级软包电池中均匀的大容量沉积/剥离。
正极界面也通过电解液添加剂进行了原位改性，不仅促进了离子嵌入，还通过在界面处的吸附抑制了正极溶解，从而实现了高负载稳定性。因此，扣式电池在2 A g-1下维持了4000次以上的循环，与同类电池相比，循环稳定性更加优越。
更重要的是，Ah级软包电池可维持超过680个循环，累积容量高达319.6 Ah。这项工作为设计实用的Ah级ZMB软包电池提供了技术路线。
综上，作者提出了一种双边原位功能化策略，通过在Zn负极表面形成梯度界面和在正极表面进行原位修饰，解决了水系锌金属电池在高质量负载和大面容量下的性能挑战。通过在电解液中添加有机钠盐添加剂，实现了Zn负极的均匀大容量沉积/剥离，并抑制了正极溶解，显著提高了电池的循环稳定性和容量保持率。
该研究成功实现了Ah级软包电池在大面容量和高负载条件下的稳定循环。这一成果为设计实用的Ah级水系锌金属电池提供了重要的理论和实验依据，对于推动水系锌电池的商业化应用具有重要意义。
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