锌金属负极由于安全性高、容量大（820mAh g-1）、成本低被认为是有前景的电化学储能体系之一。然而由于锌枝晶的生长及副反应（Hydrogen Evolution Reaction, HER）的发生，严重影响锌金属电池的实际应用。
在此，湖南大学朱智强团队提出了一种新颖的分子工程策略，即通过结合空间位阻和氢键相互作用来促进亲锌添加剂的脱溶剂化，从而实现低极化的高倍率锌负极。
作为概念验证，作者设计了一种包含强Zn²⁺螯合位点和极性氨基末端的亲锌添加剂N,N-二(2-吡啶甲基)乙二胺（NDPA）。NDPA具有四个溶剂化位点，不仅表现出优异的亲锌性，有效调节Zn²⁺扩散，还通过空间位阻减少了溶剂化H₂O分子的数量。
此外，NDPA的自由氨基基团与H₂O分子形成氢键，促进了配位添加剂的解离。基于此，在20 mA cm⁻²的高电流密度下，添加NDPA的Zn|Zn对称电池的寿命从37小时延长至2000小时以上，并将极化电压从137 mV降低至82 mV。
图1. NDPA添加剂稳定锌负极的作用机制
总之，该工作提出了一种利用空间位阻和氢键相互作用促进超亲锌添加剂脱溶剂化的新策略。作为示范，合理设计的超亲锌添加剂NDPA在保持强大的Zn²⁺扩散调节能力的同时促进了快速的Zn²⁺脱溶剂化。具体而言，NDPA的多个配位位点引入了空间位阻，限制了水的配位，而氨基基团与游离H₂O分子之间的氢键相互作用则降低了配位添加剂的解离能垒。
基于此，添加NDPA的Zn|Zn对称电池在20 mA cm⁻²的电流密度下表现出超过2000小时的循环寿命，极化电压仅为82 mV。此外，基于NDPA的Zn|Zn对称电池在60 mA cm⁻²的电流密度下可实现300小时（超过9000次循环）的循环寿命，极化电压仅为170 mV。因此，该工作为开发耐用且高倍率的锌负极提供了广阔前景，推动了水系锌电池的发展。
图2. 电池性能
Resolving the Zincophilicity-Desolvation Dilemma of Electrolyte Additives via Molecular Engineering for Achieving High-Rate Zinc Anodes with Minimized Polarization, Advanced Functional Materials 2025 DOI: 10.1002/adfm.202501537
朱智强，湖南大学化学化工学院教授、博士生导师，国家海外高层次青年人才计划入选者，湖南省科技创新领军人才，国家重点研发计划青年科学家项目负责人。作为负责人承担国家重点研发计划青年科学家项目、国家海外高层次人才青年项目、国家自然科学基金青年/面上项目、湖南省科技创新领军人才项目、湖南省自然科学基金面上项目等。担任 eScience、Chinese Chemical Letters、Carbon Neutralization 等期刊青年编委。主要研究方向为新型二次电池材料与器件设计，包括锂/钠离子电池、水系锌离子电池、有机储能电池等。迄今为止，在 J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett., Adv. Funct. Mater. 等材料化学领域旗舰期刊共计发表SCI论文47篇，总引用次数6000余次，H因子36。