水系锌离子电池（AZIBs）因其高容量、优异的安全性和较低的氧化还原电位，被视为未来大规模储能的理想绿色体系。然而，锌金属负极在循环中面临不可控的枝晶生长与界面副反应的双重挑战：枝晶可刺穿隔膜引发短路，伴随的析氢与腐蚀副反应则导致副产物积累，严重损害库仑效率与循环稳定性。针对上述问题，构筑人工界面涂层能从物理上隔绝锌负极与电解液的直接接触被认为是一种尤为有效的策略，而聚合物凭借其成本低廉、可持续性强及机械柔韧性好等优势，被视为理想的界面候选材料。然而，传统聚合物界面在长循环中面临两大根本性瓶颈：一是反复体积波动导致的微裂纹形成，加速电解液渗透与寄生副反应；二是本征离子电导率低且Zn2?选择性差，构成离子传输的动力学瓶颈，引发浓差极化与不均匀离子通量，反而加剧枝晶生长。现有的自修复聚合物界面虽能修复微裂纹，却始终未解决离子传导与选择性这一核心短板。因此，从分子工程层面构筑一种能够将自主修复能力与高选择性离子传导协同集成的新型聚合物界面层，是实现锌金属负极长效稳定运行的关键。

  近期，江南大学刘天西/陈苏莉团队基于分子设计策略，开发了一种具有多偶极协同作用的自修复聚合物（MSP）界面层，用于稳定锌金属负极。

  相关工作以“Molecularly Engineered Self-Healing Polymer Interphase with Synergistic Dipoles for Ultra-Stable Zinc Metal Anodes”为题发表在Adv. Funct. Mater.上。江南大学化学与材料工程学院2025级硕士生徐子健为本文第一作者，江南大学为唯一通讯单位。

  具体而言，首先通过丙烯腈与聚乙烯醇（PVA）的亲核加成反应合成了氰基功能化的PVA（MP），随后以硼酸为交联剂进行交联，并将所得聚合物网络旋涂于锌箔表面。该界面相集成了三种功能偶极基团–OH、–C≡N和–B(OR)?，三者协同调控Zn2?的迁移与沉积行为：–OH基团通过与水分子及硫酸根离子的相互作用，削弱Zn2?溶剂化鞘层，从而降低去溶剂化能垒；–C≡N基团凭借其强极性构筑高效的Zn2?传输通路，均匀化沉积动力学；–B(OR)?基团则产生阴离子排斥效应，有效提升Zn2?选择透过性并抑制界面副反应。此外，动态的B–O交联点赋予界面相良好的机械自适应能力，能够充分容纳长循环过程中的体积变化。得益于此，MSP界面相实现了快速且高选择性的Zn2?传导，有效抑制了副反应与枝晶生长。基于MSP修饰锌负极（MSP@Zn）的对称电池在8 mA cm?2、8 mAh cm?2条件下可稳定运行780小时，而MSP@Zn//MnO?全电池在1 A g?1电流密度下循环1100次后容量保持率可达86.6%，展现出良好的长循环稳定性。

图1 MSP的合成路径与作用机理示意图。

图2 MSP的合成表征、自修复行为及界面调控机理。

图3 MSP的离子传输动力学机制。

图4 MSP@Zn界面稳定性测试与分析。

图5 MSP@Zn的沉积行为分析。

图6 MSP@Zn//MnO₂全电池性能评估。

  论文信息：

  Zijian Xu, Zhuanyi Liu, Zhenhai Shi, Rui Wang, Suli Chen^*, Tianxi Liu. Molecularly Engineered Self-Healing Polymer Interphase With Synergistic Dipoles for Ultra-Stable Zinc Metal Anodes Adv. Funct. Mater. 2026, e77450.

  论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.77450