锌金属电池(zmb)由于其低成本、本质安全性和金属锌电极的高理论容量(820mA hg⁻¹/5854 mAh cm⁻³)而受到极大的关注。不幸的是，由于Zn²⁺/Zn的标准电极电势较低(相对于标准氢电极- 0.762 V)， 锌金属在电镀和剥离过程中在水系电解液环境中热力学不稳定，会导致Zn阳极发生严重的寄生反应、腐蚀/钝化和枝晶生长。如何有效抑制水分解，并限制水分子在溶剂化结构中的参与，阻碍Zn²⁺离子在Zn表面的二维扩散是提高Zn阳极稳定性的关键之一。此外，在低温(< 0℃)下，氢键会使水由液态变为固态，也严重影响电池的正常运行。

近日，武汉理工大学麦立强教授团队，首次提出了一种多功能策略来配置基于环丁砜-水作为深度共晶溶剂的杂化电解液以提高锌阳极的稳定性，该策略通过对H₂O分子的综合操纵，同时实现氢键重构、溶剂化壳优化和多功能锌-电解质界面的形成。

分子动力学，X射线同步辐射吸收谱，以及核磁共振氢谱表明这种基于环丁砜-水深共晶体系的杂化电解液能显著抑制活性水分子的数量，并优化溶剂化结构，从而实现更宽的电化学窗口和超低的冰点。

同时，第一性原理计算和有限元仿真分析证明，高浓度环丁砜会优先吸附在锌负极表面形成多功能化的环丁砜/Zn界面结构，实现受限的二维扩散、有效的活性水屏蔽以及引导Zn²⁺离子均匀通量。

因此，抑制寄生反应、HER和枝晶生长促进了高度稳定的镀锌/剥离，从而使Zn对称电池的循环寿命超过9600 h, Zn//Ti电池的CE达到~99.3%。组装的Zn//VOH全电池在2000次循环后具有87%的优异循环稳定性，即使在−20°C下也具有低温性能。最后，对多层自制模块化电池和1.32 Ah袋电池进行组装，进一步证实了其实际应用前景。通过对水分子的全面调控，本工作在保证安全的同时，显著提高了锌阳极的稳定性。考虑到这一策略的可扩展性，作者设想该研究或许可以提供一种有效的方法来解决其他水多价金属阳极固有特性所带来的困境，这可能会推动储能器件的制造。