锌离子电池在未来储能领域已展现出极具潜力的应用前景，然而其存在的一些弊端，包括枝晶生长、析氢反应以及局部沉积等问题，严重制约了在实际应用中的发展。
在此，香港城市大学支春义团队引入了一种有效的百万分比（ppm）浓度级别的电解质添加剂—膦酰基乙醇酸（PPGA），以解决在弱酸性水系电解质中锌负极所存在的固有问题。
得益于PPGA在锌表面的吸附作用，以及它与相邻水分子的氢键之间的有益相互作用，在约25 ℃的ZnSO₄水系电解质中实现了稳定的锌对称剥离/电镀过程，分别在1 mA cm⁻²、1 mAh cm⁻²的条件下可运行362天，以及在10 mA cm⁻²、1 mAh cm⁻²的条件下可运行350天。
作为概念验证，一个Ah级别的Zn||Zn₀.₂₅V₂O₅·nH₂O软包电池检验了PPGA的有效性，并且在0.2 A g⁻¹的电流密度和约25℃的条件下持续循环250次而没有容量损失。Zn||Br₂氧化还原液流电池在40 mA cm⁻²、20 mAh cm⁻²的条件下可运行超过800小时，平均库仑效率达到98%
图1. Zn||Zn₀.₂₅V₂O₅全电池
总之，该工作提出了一种用于耐用锌离子电池的ppm级电解质添加剂—PPGA。研究显示，所引入的PPGA，添加量低至5 ppm，就能够有效地吸附在锌表面并优化锌的沉积过程，避免了HER和枝晶生长带来的不良影响，从而使Zn|PZS|Zn对称电池在1 mA cm⁻²、1 mAh cm⁻²以及10 mA cm⁻²、1 mAh cm⁻²条件下能够实现稳定循环。一个Ah级Zn||Zn₀.₂₅V₂O₅·nH₂O软包电池可稳定循环250次且没有容量衰减。
此外，采用该添加剂的液流电池在40 mA cm⁻²的电流密度下能够稳定循环800次且平均库仑效率达到98%。因此，该工作为电解质添加剂工程的发展提供思路。
图2. Zn||Br₂氧化还原液流电池
A parts-per-million scale electrolyte additive for durable aqueous zinc batteries, Nature Communications 2025 DOI: 10.1038/s41467-025-56607-1