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能源胶体与界面化学团队在材料领域期刊《Advanced Functional Materials》上发表题为“Polyzwitterionic Gel Electrolyte: Dual Optimization of Polyiodide Shuttle Suppression and Anode Stabilization in Aqueous Zn-I2 Batteries”的研究论文。该研究设计了一种聚两性离子凝胶电解质（PZG），实现了对水系锌碘电池中阴极和阳极的双重稳定调控。
水系锌-碘电池因其高安全性、低成本和环境友好性成为储能领域的研究热点。然而，锌阳极面临由水引发的副反应和枝晶生长问题，而电解质中可溶性聚碘化物的严重溶解/扩散则导致活性物质流失和容量快速衰减，限制了电池性能。针对这一难题，研究团队设计了三种典型的凝胶电解质：含阴离子基团（-SO3-）的聚阴离子凝胶（PAG）、含阳离子基团（-N+(CH3)3）的聚阳离子凝胶（PCG），以及同时包含阴离子（-SO3-）和阳离子（-N⁺(CH3)2CH2）基团的聚两性离子凝胶（PZG）。实验与理论计算表明，PAG通过-SO3-基团优化Zn2+传输与沉积，提升阳极稳定性；PCG则通过阳离子基团抑制聚碘化物穿梭效应。而PZG通过阴阳离子基团的协同作用，一方面调控Zn2+溶剂化结构以增强阳极可逆性，另一方面锚定聚碘化物以抑制阴极活性物质流失，形成独特的双功能机制。PZG的Zn2+和聚碘化物的传输路径调控，为解决锌碘电池的循环寿命与容量衰减难题提供了全新思路。最终PZG组装的半电池锌沉积/剥离过程的平均库仑效率高达99.5%，全电池则在10000次循环后容量保持率达96.4%。
图1凝胶电解质的制备及PZG对锌碘电池的优化机理示意图
该工作由海南大学高新培教授/苏龙副研究员与山东大学郑利强教授合作完成，双方合作培养博士生张霄为论文第一作者。该研究得到了国家自然科学基金(22362014, 22272090, 22262011)、海南省自然科学基金项目(224RC442)、山东省自然科学基金项目（ZR2019ZD45）的资金资助。
撰稿：苏龙
编辑：李诗琪
审核：潘福生
