近日，我组锌离子电池方向在光电储一体电池领域取得新进展，提出了一种通过“离子对协同（Ion-Pair）”调控溶剂化结构与双向界面的新策略，实现了高可逆的锌负极与广泛兼容的多体系正极。

水系锌基电池凭借本征安全、低成本等优势，是大规模储能的有力候选者。然而，其实际应用面临正负极复杂的界面挑战：锌负极易产生枝晶、发生析氢和腐蚀；而不同正极（如硫的副反应、碘的穿梭效应等）也面临各自的固有缺陷。传统的单一功能添加剂往往难以同时解决这些跨电极的复杂问题。针对这一瓶颈，团队引入低剂量（25 mM）的离子添加剂1-烯丙基-1-甲基吡咯烷鎓双(三氟甲磺酰)亚胺（[AMMPyr][TFSI]），该添加剂凭借阴阳离子在界面的互补功能，实现了对钙钛矿结晶与缺陷态的双向调控。

在本工作中，该添加剂展现出独特的“分工协作”机制：在负极侧，阴离子[TFSI]^-进入Zn²⁺的第一溶剂化鞘层，打破体相水的氢键网络并降低去溶剂化能垒；在锌沉积过程中，[TFSI]^-原位分解，构筑了一层富含ZnF₂等无机物与有机物交织的稳定SEI膜，有效抑制了析氢与腐蚀，并诱导Zn(100)致密沉积。同时，在正极侧，阳离子[AMMPyr]⁺凭借强界面吸附能力构建保护层：在Zn||S电池中抑制水诱发的副反应，稳定固固转化；在Zn||I₂电池中强效络合多碘化物，抑制穿梭效应。

得益于这种协同调控，该电解液展现出极佳的广泛兼容性。Zn||Zn对称电池实现了超过4350小时的稳定循环；Zn||S电池实现了518.8 Wh kg^-1的高能量密度（基于硫质量），5 A g^-1下循环500圈容量保持率达86%；此外，Zn||I₂（20000圈）、Zn||V₂O₅（1000圈）和Zn||AC（90000圈）均展现出远超空白对照的超长循环寿命。当与硅基太阳能电池集成构建光充电系统时，Zn||S软包电池实现了7.1%的整体光电转换与存储效率，展示了该策略在离网储能领域的巨大潜力。

相关研究成果以“Ion-Pair-Orchestrated Solvation and Bidirectional Interphases across Aqueous Zinc Chemistries”为题，于近日发表在《纳米能源》（Nano Energy）上。该工作的共同第一作者是博士研究生周超和联合培养硕士研究生李旭东，通讯作者为张浩翔助理研究员、杨栋研究员和刘生忠研究员。上述工作得到中国科学院战略重点实验室建设基金、国家自然科学基金、知识创新工程计划、大连优秀青年科学家培养计划、山西省基础研究计划、内蒙古自治区科技项目、中央政府地方科技发展专项资金以及榆林大学与大连清洁能源国家实验室合作基金等项目的资助。