水系锌离子电池（AZIBs）被视为大规模储能系统的候选技术。然而，锌金属负极长期面临析氢反应、枝晶生长和表面腐蚀等挑战。
在此，太原理工大学王骞、侯利锋，南京邮电大学王师，南京大学金钟等人报道了一种通过聚合天然小分子硫辛酸（TA）在锌表面形成的自修复且强粘附的聚合物保护层。得益于锌金属表面与聚合物链上硫原子之间的强自发亲和力，该保护层能牢固且动态地附着于锌表面。即使厚度仅<1 μm，其粘附力仍高达10.5 N。
此外，保护层中丰富的羧基可形成分子内氢键，赋予其高自修复性和机械强度（杨氏模量达15.1 GPa）。该保护层不仅能物理抑制枝晶生长，还能化学调控Zn²⁺迁移与沉积行为。以NH₄V₄O₁₀为正极的全电池可稳定循环1000次。
图1. 自修复层结构表征
总之，该工作提出了一种简单的浸泡策略，通过动态自修复PTA层保护锌金属负极。该保护层通过Zn-S化学键紧密附着于锌表面，粘附力高达10.5 N。分子内氢键的形成为其提供了自修复性和机械强度（杨氏模量15.1 GPa），同时显著提升了锌负极的润湿性。这种厚度仅约1 μm的PTA层可有效抑制析氢反应和表面腐蚀，解决了AZIBs的共性问题。
此外，它能在电化学循环中保持稳定，调控Zn²⁺迁移与沉积行为，抑制枝晶生长，从而实现均匀的锌沉积。在5 mA cm⁻²电流密度下，PTA保护的锌负极库仑效率>99.85%，循环超过2000次；全电池亦可稳定运行1000次以上且容量保持率高。因此，该工作为AZIBs稳定保护层的设计提供了新思路。
图2. 电池性能
A Dynamic Self-healing Protective Layer Enabling Stable Zinc Ion Batteries Through Strong Zn-S Affinity and Intramolecular Hydrogen Bonding, Angewandte Chemie International Edition 2025 DOI: 10.1002/anie.202503345
王骞，副教授，理学博士，材料物理与化学系教师；山西省优青，中国科协青年托举人才，上榜2023全球前2%顶尖科学家榜单。长期以来一直从事材料合成和电化学应用研究，在储能领域有多年的积累和经验。以第一/共一/通讯作者在Adv. Mater.（3篇），Adv. Funct. Mater.（3篇），Adv. Energy Mater.，Energy Storage Mater.（5篇），Electrochemical Energy Review，Adv. Sci.，Energychem，Nano Energy，Chem. Eng. J., Chem. Comm.（3篇），ACS Energy. Lett.，ACS Mater. Lett.，J. Power. Sources，ACS Appl. Energ. Mater.，ACS Appl. Mater. Interfaces，Nanoscale等杂志发表SCI论文约50篇。
侯利锋，教授，工学博士，硕士生导师，现在材料科学与工程学院材料物理与化学系从事教学研究工作。2009年入选山西省高等学校优秀青年学术带头人，2015年入选山西省高校“131”领军人才。主要研究金属在大气环境中的腐蚀行为，阐明腐蚀机理及影响因素；研究金属在多因素耦合作用下的腐蚀行为；采用新的工艺方法实现金属表面原位合金化，提高其表面性能。先后承担国家自然科学基金、国家863计划、中国博士后科学基金、山西省科技重大专项子课题、山西省煤基重点科技攻关项目和山西省自然科学基金等项目。