近日，材料学院刘云建教授团队在能源领域国际顶级学术期刊 eScience 上发表研究论文“Nano-framework electroplating enabled by chloride electrolyte engineering for long-life and high-reversibility aqueous zinc-ion batteries”。江苏大学材料科学与工程学院为第一完成单位，博士生李腾、外籍教师Ahmad Naveed为论文共同第一作者，江苏大学刘云建、万阳阳和广东工业大学李成超教授为论文共同通讯作者。
基于安全、低成本的突出优势，水系锌离子电池是规模化储能的重要技术路径之一，但水系电解液易诱发锌枝晶、界面钝化与析氢副反应，严重限制电池循环寿命与可逆性。作为解决方案，传统高浓度氯化盐电解液改性方案存在毒性大、成本高的缺陷，且Cl-会加剧电极腐蚀，如何利用低浓度氯离子优化电解液及界面结构、同时规避其腐蚀弊端，是水系锌离子电池性能突破的重要难题之一。
针对上述难题，研究团队创新开发低浓度Cl-与磺酸盐类（MPS）复合电解质改性策略，基于两类组分的协同效应，构建稳定可控的锌电极界面体系。研究表明，Cl-可重构电解液氢键及Zn2+溶剂化网络，提升电解质离子传输动力学，同时均匀电极界面电场，为锌均匀沉积提供充足成核位点；而MPS添加剂可在与Cl-协同构筑稳定*SO3--Zn2+-Cl-界面吸附络合阵列与无定形SEI界面，有效规避氯离子引发的界面腐蚀问题，双重机制协同抑制各类副反应，电化学测试结果显示，改性体系可实现99.80%的超高平均库伦效率。
另外，得益于界面原位构筑的*SO3--Zn2+-Cl-界面吸附络合阵列，可诱导实现以锌纳米单元均匀致密堆叠的独特沉积模式，显著改善传统无序沉积、枝晶滋生的痛点，在极严苛工况下（15mAh cm-2，放电深度 (DOD)：51.2%，电解液/容量比（E/C比）：4.7μL mAh-1），电池可稳定循环超430h。作为验证，组装的V2O5-x全电池循环1600次后容量保持率高达96.1%。另外，由于界面Cl-的离子桥加速锌沉积机制，在10A g-1大电流密度下全电池可实现450mAh g-1的优异比容量，展现出极佳的循环稳定性与倍率性能。
该研究打破了低浓度Cl-不利于水系电池的传统认知，创新构建低浓度氯盐/MPS复合电解液改性策略，为水系电池界面调控与溶剂化优化提供了全新设计思路，有效助推长寿命、高安全、低成本储能电池的产业化发展。
该研究获得国家自然科学基金等项目资助。（材料科学与工程学院）
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.esci.2026.100613
