将海水作为电解质与锌金属电极结合被认为是用于海上固定式储能的最可持续的替代方案之一，因为其具有本质安全性、极低成本和无限水源。然而，鉴于海水中存在氯离子和复杂阳离子，稳定海水系电解质中的锌金属负极仍然是一个巨大挑战。
在此，美国德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华、中国海洋大学吴敬一等人提出了一种电荷梯度负极界面设计，消除了氯诱导的腐蚀，并实现了在天然海水系电解质中超过1300小时的可持续锌沉积/剥离性能（在1 mA cm⁻²/1 mAh cm⁻²条件下）。
通过生物质衍生多糖的扩散控制静电复合形成的逐渐增强的负电荷，能够排斥氯离子的不利积累，同时加速锌离子的扩散。基于海水的Zn || NaV₃O₈·7H₂O电池初始放电比容量为5 mAh cm⁻²，并且能够在500 mA g⁻¹下循环超过500次。
图1. CGI内的离子传输行为
总之，该工作提出了一种电荷梯度界面（CGI）策略，以同时调节Zn界面处Cl–和Zn2+的传输行为。通过生物质衍生的多糖前驱体的扩散控制静电络合形成的逐渐增强的负电荷，可以驱散表面积累的Cl–，同时加速Zn2+的扩散。CGI使锌在NS中的镀沉积/剥离性能延长至超过1300小时，是未受保护的锌金属负极的40多倍。
此外，通过实际的Zn || NaV3O8·7H2O全电池性能的提升，也验证了NS电解液和CGI的可行性。因此，该项工作为在NS系统中稳定锌金属负极以及构建可持续的基于NS的储能装置提供了可行的指导。
图2. 基于海水的Zn|NaV₃O₈·1.5H₂O全电池的电化学性能
All-natural charge gradient interface for sustainable seawater zinc batteries, Nature Communications 2025 DOI: 10.1038/s41467-025-56519-0
吴敬一 博士，教授，博士生导师 中国海洋大学青年英才工程第一层次。研究方向与成果：新型复合材料的设计及其在下一代二次电池中的应用，包括固态电解质与电解液优化、锂负极界面与结构设计、电极微结构调控等。2018年以来以第一作者发表论文19篇，其中中科院一区17篇，IF>10 16篇，包括Adv. Mater.（3篇）、 Energy Environ. Sci.、Adv. Energy Mater.（2篇）、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano（2篇）、Nano Lett.、Nano Energy等。5篇被选为杂志封面、封底及内封面，多项工作作为研究亮点被Wiley MaterialsViews China、英国皇家化学会（RSC）等媒体报道。授权中国发明专利三项、美国发明专利一项，撰写Elsevier英文专著章节一部。