廉價且能量密集的鋅負極是水系鋅離子電池（AZIBs）的關鍵，然而循環時鋅沉積的不穩定性會導致電池快速失效，析氫反應加劇了這一問題。電解液添加劑是解決該問題的可擴展方案，但通常需要高體積濃度才能獲得顯著效果。

在此，湖南大學梁宵教授、澳大利亞新南威爾士大學Dipan Kundu等人提出將丙二醇（PG）這種常見的食品和藥物添加劑作為一種無毒電解液添加劑，用于實現AZIB中鋅金屬負極高度穩定的無枝晶循環。這是在非常低的PG體積分數（10%）下實現的，即不犧牲電解液的含水性質。作者通過SEM和XRD表征揭示了PG在延長Zn循環性能中的作用，由于較高的堆積密度和（002）面較低的表面能，含PG電解液的（002）織構電極表現出更強的抗鋅腐蝕和枝晶形成的能力。

此外，原位光學顯微鏡進一步證實，Zn電極在含10 vol% PG電解液中實現了明顯致密和平坦的沉積而沒有凸起，同時抑制了H₂的釋放。因此，在低添加劑濃度下性能的顯著提高歸因于有效的形態調節和氫析出的抑制。

圖1. 不同電解液（無PG、50 vol%和10 vol% PG）中的Zn沉積

電化學測試表明，在2 mA cm^-2和2 mA h cm^-2條件下，基于純1 M ZnSO₄電解液的電池僅在33小時后便失效，平均CE為95.7%。相比之下，含10 vol% PG的電解液可顯著延長Zn負極的壽命至1000小時，其CE為99.1%。甚至，LiMn₂O₄（LMO）/Zn全電池也表現出500次的穩定循環和78% 的保持率。

此外，水系電解液中PG添加劑的低濃度不會導致極化損失，這意味著也實現了良好的倍率性能。從頭算分子動力學（MD）模擬揭示了PG在更小的體積濃度下表現出增強性能的起源：PG可以在低濃度下自組織成疏水膜，有利于從Zn表面去除H₂。因此，即使在高負載情況下，使用兩種不同的正極主體材料也能實現出色的全電池循環，突出了該添加劑實際開發的潛力。

圖2. 基于不同電解液（無PG、50 vol%和10 vol% PG）的全電池性能

Long-Life Zn Anode Enabled by Low Volume Concentration of a Benign Electrolyte Additive, Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202200606