水系锌金属电池由于具有成本低、安全性高和环境友好等特点，在大规模能源存储和智能电网等领域展现出广阔的应用前景。然而，水系锌金属负极存在析氢腐蚀副反应和枝晶生长等问题，导致其电化学可逆性差，限制了水系锌金属电池的实际应用。

文章简介

针对上述问题，华中科技大学孙永明教授团队提出在金属锌负极表面构筑稳定的络合吸附界面以提升水系锌金属电极的电化学可逆性。将典型的络合剂乙二胺四乙酸（EDTA）添加到电解液，在金属锌电极界面形成络合吸附层，改善了在中性水系电解液中锌金属电极的电化学性能。相关研究成果以“Reversible aqueous Zn battery anode enabled by a stable complexation adsorbent interface”为题发表在EcoMat期刊上。通过光谱学和第一性原理计算研究发现，在电解液中引入的极微量的EDTA（0.2 wt%）添加剂会化学吸附在锌金属电极表面，形成一层稳定的络合吸附界面。一方面，化学吸附的EDTA界面层可以有效隔离活性锌金属和水系电解液，由此抑制析氢腐蚀副反应。另一方面，电极/电解液界面的EDTA分子富于氮/氧官能团，可与锌离子配位，由此控制锌金属成核生长动力学，引导锌均匀沉积，抑制锌金属枝晶生长。使用含EDTA添加剂的电解液的Zn||Zn对称电池在1mA/cm²和0.5mAh/cm²条件下可稳定循环5000 h，远优于使用未含添加剂的电解液的Zn||Zn对称电池（198 h）。更重要的是，使用含EDTA添加剂的电解液的Zn||MnO₂全电池在1mA/cm²条件下循环500圈后容量保持率可达71.6%，而相同条件下使用未含添加剂的电解液的Zn||MnO2全电池容量保持率仅为25.5%。本研究提出的络合吸附界面概念为设计高度可逆锌金属负极提供了一种简单而有效的策略，为水系锌金属电池的性能优化和实际应用提供了新的思路。

图1锌金属电极在（a）ZnSO₄电解液和（b）ZnSO₄ + EDTA电解液中的电化学循环示意图；（c）使用ZnSO₄电解液和ZnSO4 + EDTA电解液组装Zn||Zn对称电池的电化学性能图。

本文要点

要点一：提出了络合吸附剂界面的概念，采用微量EDTA (0.2 wt%)作为电解质添加剂，其能化学吸附在Zn电极上，稳定电极/电解质界面。

要点二：构筑的EDTA界面吸附层不仅能通过阻隔锌金属与水的直接接触从而抑制腐蚀反应，而且能通过调控锌沉积动力学促进锌离子的均匀沉积。

要点三：金属锌电极在含EDTA的电解液中表现出优异的电化学稳定性。