酸性锌锰电池因其高放电电压（~2.0 V (vs. Zn2+/Zn)）和容量在大规模储能领域展现出广阔前景。这些特性均由高浓的H+驱动的MnO2/Mn2+转化机制驱动。然而，锌负极在强酸性环境中的不稳定性，尤其是质子腐蚀和析氢反应（HER）问题，严重制约了电池的循环寿命和性能。锌金属的有序沉积/剥离，尤其是在极端酸性介质和高放电深度下，对于构建长寿命酸性锌-锰电池至关重要。传统方法如弱酸性电解质或保护涂层虽有一定效果，但锌负极的稳定性仍无法满足长期储能需求。如何在高酸性环境中实现锌负极的稳定运行，成为该领域亟待解决的关键难题。
近日，太阳成集团122ccvip姚亚刚教授团队提出了一种多阳离子协同调控策略，通过自组装构建均匀的异质双金属氧化物界面（In–CuZn5–SnO2），显著提升了锌负极在强酸性环境中的耐久性。该设计巧妙利用SnCl4水解产生的SnO2氧化物和In3+/Cu2+离子与锌金属的置换反应，自发形成具有优异耐酸性和丰富成核位点的异质界面。实验表明，该界面在pH=0.9的强酸性电解液中，可实现>85.5%的放电深度和超过1000hh的循环寿命。此外，SnCl4的水解还实现了自调节酸性环境，无需额外添加酸性介质。基于此设计的锌锰软包电池在1 mA cm-2电流密度下容量达1.39 mAh cm-2以及200次循环后容量保持率为84.9%。这种直接多阳离子协同调制自组装界面策略对于加速高安全性、大规模储能技术的发展具有重大潜力。
图1：多阳离子协同调制自组装异质界面策略示意图及异质界面的表征结果。
图2：异质界面的稳定机制分析，包括耐腐蚀性、HER抑制能力和锌离子溶剂化结构的优化。
图3：锌负极的电化学性能测试，展示了高容量、长循环寿命和优异的倍率性能。
图4：酸性锌锰电池的电化学性能及能量存储机制。
相关研究工作以“Self-Assembled Homogeneous Heterobimetallic-Oxide Interfaces Enable Synergistic Hydrogen Evolution Passivation for Durable Acidic Zn–Mn Batteries” 在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition上发表。该工作得到了国家重点研发计划项目（2024YFE0109200）、中央高校基本科研业务费专项资金（2024300440）、国家自然科学基金项目（T2422028、52473270、52402040）、广东省基础与应用基础研究基金项目（2025A1515011098）、江苏省研究生科研与实践创新项目（KYCX25_0270）的支持，同时也得到了固体微结构物理国家重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新中心以及江苏省功能材料设计原理与应用技术重点实验室的大力支持与帮助。太阳成集团122ccvip博士研究生邵智鹏为本文第一作者。
文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202513422
