水系锌离子电池（AZIBs）因其成本效益、安全性和环保性，在大规模电网储能中展现出巨大潜力。然而，极端温度（-20至60°C）下的界面不稳定性和副反应严重影响了其循环性能。
在此，南方科技大学曾林、桂林理工大学杨超、臧利敏等人通过丙烯酰胺（AM）与[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]二甲基(3-磺丙基)铵甜菜碱（SPE）和胸腺嘧啶（Thy）的共聚，开发了一种三元共聚物凝胶电解质（PAM-T-S），形成多维交联网络。
Thy通过固定游离水分子抑制电解质活性，而SPE则构建快速的Zn²⁺传输通道，提升离子电导率。Thy与SPE协同重构Zn²⁺溶剂化鞘，并通过优先吸附和分解诱导形成有机-无机杂化固体电解质界面（SEI），有效抑制枝晶生长和副反应。
基于此，使用PAM-T-S的Zn||Zn对称电池在1 mA cm⁻²/1 mAh cm⁻²下实现了3200小时的超长循环寿命，在20 mA cm⁻²下达到1000小时，并在宽温域内表现优异（-20°C下3000小时，60°C下820小时）。Zn||VO₂全电池在5C倍率下循环2000次后容量保持率达87.8%，展现了高倍率耐久性。
图1. 溶剂化结构和动力学性质的分析
总之，该工作通过胸腺嘧啶（Thy）和[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]二甲基(3-磺丙基)铵甜菜碱（SPE）的协同整合，合理设计了一种新型水凝胶电解质PAM-T-S，为AZIBs的宽温域适应性提供了创新解决方案。Thy通过强氢键调控游离水活性，抑制析氢反应并减轻锌电极腐蚀（尤其在高温下）；而SPE的磺酸基团构建了快速离子传输通道，显著提升离子电导率，使Zn²⁺在-20°C下仍能高效迁移。
综合表征表明，Thy与SPE共同调控Zn²⁺溶剂化结构，促进形成稳定的有机-无机复合SEI。该SEI不仅加速Zn²⁺扩散，还引导锌沿（002）晶面沉积，有效抑制枝晶生长并增强界面稳定性。
基于这些协同效应，PAM-T-S电解质使Zn||Zn对称电池在室温下实现超过3200小时（1 mA cm⁻²）和1000小时（20 mA cm⁻²）的循环寿命，并在-20°C和60°C下分别稳定运行3000小时和820小时。与VO₂正极组装的完整电池在低温（-20°C）和高温（60°C）条件下均表现出优异的循环稳定性与容量保持率。因此，该工作为开发耐用、宽温域适应的锌基可充电储能设备提供了重要的理论与实践指导。
图2. 电池性能
Ternary Gel Electrolyte Enabling Wide-Temperature and High-Rate Performance in Aqueous Zinc-Ion Batteries, Advanced Functional Materials 2025 DOI: 10.1002/adfm.202508306
曾林 博士，南方科技大学机械与能源工程系副教授，博士生导师，深圳市海外高层次人才，深圳市先进储能重点实验室（筹建）副主任，主要从事燃料电池、电解制氢以及电化学储能材料与器件的研发，基于电解液/电极界面与电化学反应相耦合的物质传递规律研究，探索了物质协同传输的机理，显著提高了电化学储能器件的性能，在Energy & Environmental Science、Advanced Energy Materials、Advanced Materials、Nature Communications等期刊发表SCI论文150余篇，其中一作/通讯论文120余篇，论文总引用9000余次，H因子49，撰写书籍章节2章，连续四年入选美国斯坦福大学发布“全球前2%顶尖科学家”榜单（2021-2024），2024年入选全球“终身科学影响力排行榜（1960-2024）”。
杨超，教授 桂林理工大学材料科学与工程学院博士研究生导师，日本秋田县立大学系统科学学部博士后研究员。曾先后担任材料科学与工程学院基础实验中心主任、院长助理、副院长、自治区教育厅科研处副处长。主要从事柔性可穿戴器件、天然及功能高分子材料、防护材料的研究工作。先后主持国家自然科学基金3项，广西自然科学基金4项，企业委托横向课题等多项。近年来，已在ACS Applied Materials & Interfaces，Journal of Materials Chemistry A，Advanced Electronic Materials，Electrochimica Acta，Cellulose，Synthetic Metals等国际期刊以第一作者或通讯作者发表SCI论文40余篇。
臧利敏，女，壮族，1985年出生，博士，副研究员，硕士生导师
工作经历：2016.10-至今，桂林理工大学材料科学与工程学院，教师
教学工作：主讲本科生课程：《功能高分子材料》、《精细高分子合成与性能》、《塑料材料学》等
科研工作：近年来承担主要科研项目情况：
1. 广西自然科学青年基金，导电聚合物/银/石墨烯纳米复合材料制备及其超级电容性能研究，2017.09-2020.09；
2. 有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室开放基金：铝合金表面处理方法对铝合金—树脂材料连接强度影响，2019.01-2020.12；
3. 国家自然科学地区基金，多尺度纤维素/导电聚合物/过渡金属氧化物三元柔性复合材料的制备及电化学储能性能研究；