锌离子电池作为下一代储能技术，凭借其高安全性、低成本和环境友好等优势而备受关注。两性离子水凝胶由于含有高密度的正负电荷活性基团，表现出优异的Zn²⁺亲和性和良好的锌诱导沉积效应，被视为一种极具前景的锌离子电池电解质材料。然而其亲水性分子链对锌离子耦合能力较弱，且容易转递水分子至锌表面，导致锌枝晶和腐蚀问题。因此，亟需开发新型高度亲锌-疏水的聚两性离子水凝胶电解质，实现稳定和高度可逆的锌负极，进一步提升锌离子电池的储能性能。

我院刘明贤教授团队长期致力于高效储能材料研究并应用于新能源电池，研究团队近期设计了高度亲锌-疏水聚两性离子水凝胶电解质，有效抑制了锌枝晶生长和腐蚀反应，构建了超稳定的水系锌离子电池。相关研究成果以Highly Zincophilic-Hydrophobic Polyzwitterionic Hydrogel Electrolyte Enabled by Strong Electronegative Sulfobetaine-Carboxyl Motifs for Ultrastable Zinc-Ion Batteries为题发表于化学领域国际知名期刊《化学科学》（Chemical Science）。

以丙烯酰胺为基体，磺基甜菜碱和羧基化壳聚糖交联形成聚两性离子水凝胶电解质（SC-PAM），其亲锌磺酸根基团促进均匀Zn²⁺沉积，强负电性羧基基团通过氢键作用在锌负极表面形成疏水层，避免水腐蚀。

理论计算和光谱表征表明，SC-PAM中亲锌磺酸根基团有利于Zn²⁺快速传导；其强负电性羧基基团通过氢键作用有效锚定自由水分子，打破了游离H₂O分子间的内在氢键作用，优化了Zn²⁺离子的溶剂化结构。

电化学研究和实验表征表明，SC-PAM水凝胶电解质赋予Zn||Cu电池高度可逆的沉积/剥离行为，在1 mA cm⁻²下循环7500次平均库仑效率达99.7%，实现了优异的循环稳定性。

SC-PAM水凝胶电解质用于钒基锌离子电池时，表现出高比容量(372 mAh g⁻¹)和高稳定性(5000 次循环)。这项研究工作为亲锌-疏水聚两性离子水凝胶电解质的结构设计和高性能锌离子电池的构筑提供了新的视角。

      上述研究工作得到了国家自然科学基金委、上海市科委和同济大学青年百人计划的资助，博士生周佳为论文第一作者，宋子洋特聘研究员、甘礼华教授、刘明贤教授为论文共同通讯作者。

      文章链接：https://doi.org/10.1039/D5SC08853D