锌离子电池（ZIBs）因高安全性、低成本和高体积能量密度备受瞩目，但锌负极的不可逆副反应（如腐蚀、析氢和枝晶生长）长期阻碍其商业化。传统电解液中，锌负极表面活性水（H₂O）分解导致副产物堆积，引发容量衰减和电池短路。
在此，香港城市大学支春义，中国科学院深圳先进技术研究院彭超等人通过引入锂九氟丁基磺酸盐并利用S═O与H₂O之间的强效结合来抑制水的活性即在锌负极表面形成类双分子层脂质保护结构，从而提高锌负极的可逆性并延长锌离子电池（ZIBs）的寿命。
基于此，该电解质在Zn||Cu不对称电池中实现了880小时的循环寿命和99.91%的平均库仑效率，同时在Zn||Zn对称电池中实现了2460小时的循环寿命和6 Ah cm⁻²的累积容量（5 mA cm⁻²和5 mAh cm⁻²）。此外，以Zn₀.₂₅V₂O₅·nH₂O和MnO₂为正极的全电池分别表现出1200次循环后91.67%和1000次循环后100%的优异容量保持率。
图1. 机制探究
总之，该工作利用LiFBS构建了一种仿生电解质。FBS离子簇颗粒外层和内层表面的亲水性磺酸基团锚定了电解质中的活性水分子（H2O），限制了它们的活性。同时，FBS阴离子在锌负极表面平铺，形成类似脂质双分子层的保护结构，并在电化学过程中分解，生成一种聚阴离子-ZnSx-ZnFx有机-无机杂化固体电解质界面（SEI），进一步稳定了锌负极，保护其免受副反应的侵蚀。
基于此，该电解质在5 mA cm⁻²和5 mAh cm⁻²的条件下，Zn||Cu非对称电池循环超过880小时，平均库仑效率（CE）达到99.91%。在相同条件下，Zn||Zn对称电池循环了2460小时，累计容量达到6 Ah cm⁻²。使用仿生电解质的Zn||Zn0.25V2O5·nH2O和Zn||MnO2全电池分别在0.5 A g⁻¹和1 A g⁻¹的电流密度下循环了1000次，容量保持率接近100%。
此外，Zn||Zn0.25V2O5·nH2O全电池在静置7天后仍保持了81.74%的容量，表现出优异的储存寿命。同时，Zn||Zn0.25V2O5·nH2O软包电池提供了1.73 Ah的高容量和4.81 mAh cm⁻²的高面积容量，展现出一定的实用性。因此，该工作可以提高锌负极的可逆性，并进一步提升ZIBs的性能，为其实际应用奠定基础。
图2. 电池性能
Constructing Lipid-Like Biomimetic Structure via Electrolyte Designation for Stable Zinc-Ion Batteries, ACS Nano 2025 DOI: 10.1021/acsnano.4c18796
支春义，香港城市大学材料科学与工程系教授，香港青年科学院院士、英国皇家化学会会士、Clarivate高被引研究员（2019-2022，材料科学）和RGC高级研究员，主要研究方向为BCN纳米结构的性质研究。