韩国一支研究团队近期提出了一种全新的电解质设计思路，有效突破了水系电池在长期使用中的关键瓶颈。该团队由化学工程系朴浩锡教授领衔，仅通过在电解质中加入少量特定添加剂，就显著提升了水系电池的循环寿命和容量。相关成果已发表在期刊《Nano-Micro Letters》上。

与传统锂离子电池相比，水系电池依托成本更低的原材料和水基电解质，在安全性与环境友好性方面具有明显优势，因此一直被视为新一代能源存储系统的有力候选技术。

但在实际应用中，水系锌电池面临两大难题：一是反复充放电过程中，锌在电极表面往往呈现不均匀沉积，导致枝晶生长和电极结构破坏；二是锌金属会与电解质中的水发生副反应，加速腐蚀和容量衰减。这些问题严重限制了水系电池的商业化进程。

为此，研究团队将研究重点放在两性离子分子上。这类分子在同一结构中同时带有正电荷和负电荷，整体保持电中性，却能精细调控与周围离子的相互作用，在电解质环境中展现出独特优势。

团队设计了一种两性离子型电解质添加剂 C10。当在电解质中加入少量 C10 后，这些分子会自发组装成直径约 3.77 纳米的纳米结构，并在电池运行过程中发挥关键作用。

首先，这些纳米结构能够引导锌离子在电极表面更加均匀、稳定地沉积，从而抑制不规则镀层和枝晶的形成。其次，它们还能在锌金属表面构筑一层薄而均匀的保护层，有效隔绝锌与水的直接接触，减少副反应和腐蚀过程。

在这种改进电解质的支持下，水系电池实现了超过 2800 小时的超长稳定循环运行。在高容量条件下，电池的面积容量达到 8.10 毫安时/平方厘米，处于目前已报道水系电池性能的世界领先水平。

本研究的一大亮点在于，同时在循环寿命和容量这两个核心指标上取得了显著提升，打破了以往难以兼顾二者的局面。

朴浩锡教授指出：“我们的工作表明，只需在电解质中添加少量材料，就能以相对简单的方式大幅改善水系电池性能，而不依赖昂贵原料或复杂制造工艺。”

他进一步表示：“除了可再生能源的储能应用外，这项技术同样有望服务于人工智能基础设施、数据中心等快速扩张的大规模能源存储系统（ESS），具有广阔的应用前景。”