近日，我校能源材料化学研究院赵再望教授，在期刊Angewandte Chemie International Edition上发表题为“Cation-in-Mesopore Complex for 20 Ah-Level Aqueous Batterye”的研究论文（论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202501010）。赵再望教授，复旦大学晁栋梁教授、周万海教授为论文共同通讯作者。

金属锌基水系电池（ZABs）因其高理论能量密度、环境友好性、本质安全性、资源丰富性和可回收性等优势特征而备受关注。然而，实际器件开发进程严重滞后，这与电解液中离子传输动力学及溶剂分子稳定性密切相关。大量研究集中于调控溶剂H₂O的活性，但往往忽略了锌/电解液界面处水分子聚集是导致电池失效的关键因素。本工作创新性地提出介孔限域阳离子的介孔电解液策略，通过将Zn²⁺限制于单介孔SiO2（smSiO₂）空腔内，成功解离了Zn²⁺的接触离子对溶剂化结构并破坏了溶剂化水分子间的氢键网络。形成的Zn²⁺-smSiO₂复合物在电场作用下迁移至电极表面，构建出弱氢键界面，有效抑制了界面H2O的聚集。基于此，本工作成功开发出具有快速离子传输和无副反应锌沉积特性的水系锌电池体系，构建出20 Ah级软包电池，能量密度为65 Wh/kg，这对于实现面向产业化的锌电池设计具有指导性意义。

介孔限域阳离子，动态弱氢键界面

动态弱氢键界面作用机制解析。

【全文小结】

制备了基于单介孔smSiO₂的“介孔限域阳离子”介孔电解液，通过介孔空腔和-OH官能团改善局部离子和H₂O环境，并构建弱氢键界面，实现了锌金属无枝晶快速沉积，并构建了20 Ah级别的锌软包电池。其意义简述如下：

●发展了介孔SiO₂的合成，官能团设计策略，为多功能电解液的设计和和性能开发奠定基础。

●揭示了锌离子和H₂O分子在介孔孔道中溶剂化结构演变规律，阐明了“介孔限域阳离子”独特的工作机制，提出了面向产业的软包电池设计思路。

●提出了弱氢键界面设计理念，这种创新的电解液修饰和界面构建协同作用的设计理念可以促进金属阳极电池及其他领域的发展。