近日，我院屈倩、张彤老师和材料成型及控制工程学生在电化学储能技术领域取得重要进展，研究成果论文在绿色化学领域国际知名期刊《Green Chemistry》（中科院一区，IF=9.8）上发表题为《Toward stable zinc metal anodes in aqueous zinc-ion batteries: a green and bifunctional electrolyte additive》（实现水系锌离子电池中稳定的锌金属阳极的绿色双功能电解液添加剂）的研究论文。该研究提出了一种低成本、环保型的电解液添加剂策略，为高稳定性水系锌离子电池的开发提供了新思路，彰显了我校学生在新能源材料领域的科研创新能力。
该研究成果论文由22级材料成型及控制工程专业本科生张锦城担任第一作者，屈倩和张彤老师为通讯作者。研究工作依托东莞市电化学储能器件工程技术研究中心与东莞市表面与功能材料制备重点实验室等平台，并获得了广东省学科能力提升项目、广东省特色创新人才项目、广东科技学院博士启动项目、广东科技学院重点科研项目、广东科技学院大学生创新训练项目等课题的联合资助。
创新亮点：
本研究的核心创新在于首次提出将4-氯苯磺酰胺（CBS）作为一种新型双功能电解液添加剂，用于提升水系锌离子电池中锌金属负极的稳定性。CBS分子同时含有磺酰基（-SO2-）和氨基（-NH2）官能团，既能与Zn2+发生强配位作用，重构其溶剂化结构，替代内层水分子，从而降低自由水活性并抑制析氢反应；又能优先吸附于锌负极表面，诱导形成富含ZnS的有机-无机杂化固态电解质界面（SEI），有效引导锌的均匀沉积并抑制枝晶生长。该添加剂在仅5 mM的超低浓度下即可发挥显著效果，避免了高浓度电解液带来的高成本和高粘度问题。此外，研究结合密度泛函理论计算与多种谱学表征手段，深入揭示了CBS在溶剂结构调控、氢键网络重组、界面吸附行为及SEI形成机制中的多重作用，为理解添加剂与电极||电解液界面的相互作用提供了新视角。
应用价值：
CBS添加剂的引入显著提升了锌负极的电化学性能与循环稳定性。在Zn||Zn对称电池中，添加CBS后循环寿命在0.25 mA cm-2条件下超过3000小时，较基础电解液提升7倍以上；在5 mA cm-2高电流密度下仍可稳定循环1600小时，展现出优异的倍率性能和沉积可逆性。在Zn||MnO2全电池体系中，经过600次循环后仍保持95.91 mAh g-1的比容量，容量保持率达73%，并显著降低了自放电率（48小时开路后容量保持率86.7%）。该策略有效抑制了析氢反应、副产物生成和锌枝晶生长，显著提升了电池的库仑效率（达99.8%）和界面稳定性。CBS原料易得、成本低廉（¥24/100g）、生物毒性低，且无需改变现有电池制造工艺，具备良好的工业化应用前景，特别适用于大规模储能系统，体现了绿色化学与高性能兼得的发展方向。
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