近日，我院梁鑫教授團(tuán)隊(duì)杜浩然老師在低溫鋅金屬電池電解質(zhì)設(shè)計(jì)方面取得重要突破，相關(guān)研究成果以“Anion-driven polarity reconstruction of electrolyte microenvironment enables long-life zinc-metal batteries at low temperatures”為題發(fā)表于中科院1區(qū)Top期刊《Chinese Chemical Letters》。我院青年教師杜浩然博士為該論文第一作者，梁鑫教授以及華中科技大學(xué)伽龍教授為共同通訊作者，合肥大學(xué)為第一完成單位，2024級(jí)材料與化工專(zhuān)業(yè)碩士研究生張善杰為主要參與人。

水系鋅金屬電池因其高安全性和低成本，在規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域備受關(guān)注。然而，低溫環(huán)境下水的強(qiáng)氫鍵網(wǎng)絡(luò)易導(dǎo)致電解液凍結(jié)，電池性能急劇衰減。引入有機(jī)共溶劑是常見(jiàn)的抗凍策略，但受限于“極性匹配原則”，多數(shù)低凝固點(diǎn)的弱極性溶劑既無(wú)法與水互溶，也難以解離鋅鹽，長(zhǎng)期被排除在候選體系之外。針對(duì)這一矛盾，研究團(tuán)隊(duì)提出“陰離子驅(qū)動(dòng)極性重構(gòu)”新策略，利用三氟甲磺酸根（OTf^-）獨(dú)特的雙親結(jié)構(gòu)作為“分子橋”，成功打破了水與弱極性溶劑2-甲基四氫呋喃（2-MeTHF）之間的極性壁壘，形成均一穩(wěn)定的三元電解液體系。

該電解液的凝固點(diǎn)低至-112.1 °C，在-30 °C下仍保持1.00 mS/cm的高離子電導(dǎo)率。團(tuán)隊(duì)通過(guò)拉曼光譜、核磁共振及分子動(dòng)力學(xué)模擬等手段揭示，OTf^-介導(dǎo)形成了膠束狀納米結(jié)構(gòu)及貧水鋅離子溶劑化鞘層，有效抑制了析氫腐蝕和副反應(yīng)發(fā)生。

該研究突破了傳統(tǒng)共溶劑篩選的極性匹配限制，為適配低溫地區(qū)的高性能鋅金屬電池提供了全新的設(shè)計(jì)思路。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省高校自然科學(xué)研究項(xiàng)目、合肥大學(xué)人才科研基金等項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cclet.2026.112654

（撰稿人：杜浩然；初審：王瑋；復(fù)審：朱三娥；終審：楊偉）