水系锌离子电池（ZIBs）凭借本征安全性、低成本及锌负极高理论容量，已经成为规模化储能领域的重要候选体系。然而，其在高温条件下的实际应用仍面临严峻挑战，主要原因在于界面化学的动态不稳定性所引发的电化学性能衰退。其中，锌负极上析氢反应（HER）的加剧是一个关键且持续存在的诱因，该反应在高温下易产生大量H₂。此外，这一加剧的析氢过程会持续升高电解质局部pH值并降低锌沉积的可逆性，进而加速枝晶生长，最终导致电池快速失效甚至引发爆炸。

针对上述挑战，西北工业大学黄维院士团队官操教授课题组受贻贝自发矿化过程的启发，提出了一种新颖的HER利用策略。与传统的通过抑制HER来提升稳定性的策略不同，本研究提出的生物启发pH敏感电解质巧妙地将不可避免的HER加以利用，以其构建的初始高pH微环境为驱动力自主触发添加剂的微反应，在锌负极表面形成一层稳定的多孔ZrO₂/ZnF₂界面相。该自触发界面不仅能够阻隔H₂O分子并均匀Zn²⁺通量，还可以有效优化离子场与热场分布，持续缓解副反应并阻止锌枝晶的生长。基于该pH敏感电解质，Zn//Zn对称电池在高温、20 mA cm^-2/5 mAh cm^-2（85.5%放电深度）下实现了130小时的稳定循环，性能优于目前已报道的高温锌负极体系。此外，所构建的全电池在80°C下也展现出150.4 Wh kg^-1的高能量密度和良好的循环稳定性，为开发长时稳定的实用化金属电池提供了新颖的策略和思想。

图1.pH敏感电解质设计

图2.pH敏感电解质的作用机理研究

图3.锌负极的电化学性能评价

这项研究以"Utilizing hydrogen evolution reaction: bio-inspired pH-sensitive electrolyte for ultra-stable zinc-ion batteries at high temperatures"为题，发表在国际顶级期刊《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）上。西北工业大学柔性电子研究院博士研究生卜凡、博士研究生陈荆竹和硕士研究生伍麒文为论文第一作者，官操教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、陕西省自然科学基金以及西安市自然科学基金等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1039/D6EE00449K

(文字：伍麒文 图片：伍麒文 审核：王学文 ）