水系鋅(Zn)金屬電池因其高安全性和低成本而受到廣泛關注，但循環過程中的枝晶生長、析氫反應和腐蝕反應等問題阻礙了其應用。

在此，中南大學周亮君團隊將有機小分子1.4.7.10-四氮雜環十二烷(cyclen)引入硫酸鋅電解液中作為有效添加劑。由于豐富的N和環狀結構，cyclen不僅比H₂O分子具有更強的配位，引導Zn²⁺的溶劑化結構改變，而且優先吸附在Zn(002)面上，誘導Zn²⁺均勻沉積。

因此，Zn||Zn對稱電池在1 mA cm^-2和1 mAh cm^-2下實現了超過2400小時的長期循環。此外，Zn||V₂O₅全電池的性能通過cyclen的添加得到改善，在3 A g^-1下循環2000次后容量保持率為90.9%。

圖1. 對電池性能

總之，Cyclen可以作為ZMB電解質中的雙功能添加劑。它可以改變Zn²⁺的溶劑化結構，同時吸附到Zn(002)面上，誘導Zn²⁺的均勻沉積。由于其電負性多氮基結構，它可以選擇性地吸引并誘導Zn²⁺通過中心環沉積。此外，位于外圍的環烷基部分賦予一定程度的疏水性，有效抑制HER。

結果顯示，具有循環添加劑的Zn||Zn對稱電池在1 mA cm^-2和1 mAh cm^-2下表現出超過2400小時的穩定循環。此外，該添加劑改善了Zn||V₂O₅全電池的性能，在3 A g^-1下循環2000次后容量保持率為90.9%。因此，該項工作將為先進ZMBs的發展提出一個可能的策略。

圖3. 全電池性能

A Dual-Functional Circular Organic Small Molecule for Dendrite-Free Zinc Metal Batteries with Long-Term Cycling, Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103044