English

• 0.   引言

  近年来，锂离子电池凭借其能量密度高、循环寿命长、工业化制备工艺成熟等优势，在电动汽车、便携式电子设备及储能电站等领域获得了广泛应用与快速发展。然而，随着应用规模的不断扩大，其固有缺陷也日益凸显：有机电解液易燃易爆，带来严重的安全隐患；功率密度相对有限，难以满足高功率快速充放电需求；同时，正极材料依赖钴、镍等稀缺金属，导致成本居高不下。这些因素共同制约了锂离子电池在储能领域中的进一步推广与应用。

  水系锌碘电池凭借锌、碘储量丰富、价格低廉、电池体系本征安全及较高的理论能量密度等突出优势，受到了研究者们的广泛关注^[1]。然而，水系锌碘电池的实际应用仍面临着一些尚未解决的科学问题(图 1)^[2]，如锌枝晶的不可逆生长、析氢、锌腐蚀等副反应导致电池性能下降；碘的导电性差，使得I^-/I₂转换具有高能垒和缓慢的动力学过程；此外，碘的溶解及中间产物多碘离子的“穿梭效应”，加快了电池的自放电等。

  图 1

  

  图 1.  水系锌碘电池面临的尚未解决的科学问题

  Figure 1.  Unsolved scientific problems faced by aqueous Zn-I₂ battery

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  为解决上述问题，研究者们开发了多种优化策略，包括正极材料设计^[3]、功能隔膜/涂层开发^[4-5]、电解液工程^[6]等。其中，电解液工程因其能够直接、全面地调控电池内部化学环境，成为当前最为活跃的研究方向之一。其具体策略主要包括构筑高浓“盐包水”电解液以抑制水活性^[7]、设计水合共晶电解质以改变溶剂化结构^[8-10]、开发凝胶/固态电解质以提升电池安全性^[11-16]等。其中，向电解液中引入功能性添加剂不仅具有成本低廉、操作简便、与现有生产工艺兼容性好，并能通过分子结构设计实现精准调控等优势^[17]，还展现出微量高效、协同调控的特性：仅需引入微量或低浓度组分，即可通过吸附、络合、诱导异相成核或构筑界面保护层等机制，同步作用于电极/电解液界面及电解液环境，从而协同解决水系锌碘电池的以上问题。因此，该策略在水系锌碘电池中表现出较大的应用潜力。

  目前，水系锌碘电池正在快速发展，关于其电解液添加剂的研究也层出不穷^[18-20]。然而，与其相关的综述却未见报道。因此，我们将系统梳理水系锌碘电池电解液功能性添加剂的研究进展，以期为相关研究或应用提供指导。首先，阐述了水系锌碘电池的工作原理与失效机制，为理解添加剂的作用奠定基础。其次，本文核心部分将重点聚焦于使用添加剂的策略，依据其化学本质(如高分子聚合物、有机小分子、无机物等)进行分类，深入剖析其作用机理(如界面修饰、穿梭抑制、溶剂化结构调控等)，并评述各类添加剂的性能提升效果与内在局限。最后，本文将总结当前添加剂研究面临的共性科学问题，并展望其未来设计原则与发展方向，以期为高性能、实用化水系锌碘电池的开发提供参考。

  1.   水系锌碘电池的工作原理及电解液面临的核心问题

  1.1   水系锌碘电池的工作原理

  水系锌碘电池是一种基于锌负极与碘正极之间可逆氧化还原反应的电化学体系。放电时，锌被氧化，碘被还原；充电时，过程逆转。电解液中的离子迁移与外部电路中的电子流动共同构成了完整的电荷传导回路，实现了电能与化学能的相互转化^[21](图 2)。

  图 2

  

  图 2.  水系锌碘电池的工作原理图^[21]

  Figure 2.  Schematic diagram of electrode reactions in aqueous Zn-I₂ battery^[21]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  锌负极在充放电时发生可逆的氧化还原反应：放电时，锌原子失去电子，被氧化为锌离子进入电解液，电子定向移动到正极形成电流；充电时，锌离子得到电子，被还原，在锌负极表面沉积形成单质锌(式1)。

  $ \mathrm{Zn} \rightleftharpoons \mathrm{Zn}^{2+}+2 \mathrm{e}^{-} $

  (1)

  而碘正极的反应较为复杂，根据碘源不同，将水系锌碘电池分为以下2类：(1) 以I₂为碘源的水系锌碘电池。放电时，正极I₂得到电子被还原为I^-，部分I₂与过量I^-作用生成多碘离子(I₃^-、I₅^-等)，新形成的多碘离子进一步得到电子，转化为I^-(式2~5)。充电时，I^-失去电子形成多碘离子(I₃^-、I₅^-等)，后被氧化为I₂吸附到正极。(2) 以I^-为碘源的电池。此类电池的储能机理目前尚未完全达成共识。普遍的观点认为，充电时，电解液中I^-失去电子被氧化为I₂并吸附到正极，产物I₂与电解液中多余的I^-结合生成I₃^-、I₅^-等多碘离子；放电时，电解液中的I₃^-、I₅^-等多碘离子得到电子被还原为I^-。

  $ \mathrm{I}_2+2 \mathrm{e}^{-} \rightleftharpoons 2 \mathrm{I}^{-}$

  (2)

  $\mathrm{I}_2+\mathrm{I}^{-} \rightleftharpoons \mathrm{I}_3^{-}$

  (3)

  $ 2 \mathrm{I}_2+\mathrm{I}^{-} \rightleftharpoons \mathrm{I}_5^{-} $

  (4)

  $\mathrm{I}_3^{-}+2 \mathrm{e}^{-} \rightleftharpoons 3 \mathrm{I}^{-} $

  (5)

  $ \mathrm{I}_5^{-}+4 \mathrm{e}^{-} \rightleftharpoons 5 \mathrm{I}^{-} $

  (6)

  然而，传统的双电子反应(I^-/I₂)仅能提供211 mAh·g^-1的理论比容量，严重限制了电池的能量密度。为了突破这一限制，研究者致力于激活I₂/I⁺、I^-/IO₃^-等高电位氧化还原电对，以实现多电子转移^[22]。目前，最有效的策略之一是引入卤素阴离子(如Cl^-、Br^-)与碘形成互卤化物(如ICl₂^-、IBr₂^-)，从而稳定并激活I/I⁺等高电位氧化还原电对，实现三电子(I^-/I/I⁺)或四电子(I^-/I₂/I⁺)的可逆反应^[23-24]。更进一步地通过协同引入氧化还原媒介体(如Cu²⁺)，构建更为复杂的六电子转移路径，在特定条件下，实现高达十二电子的I^-/IO₃^-转换^[25]。这些多电子反应机制成倍地提升了活性物质的利用率和反应电位，使水系锌碘电池的能量密度获得显著提升。

  1.2   水系锌碘电池面临的核心问题

  1.2.1   活性碘的溶解与多碘离子的穿梭效应

  在水系锌碘电池充放电过程中，不同价态的碘离子在正负极之间被反复氧化、还原并来回扩散的现象，即为多碘离子的“穿梭效应”。该效应的存在会造成活性碘的减少与锌负极的腐蚀、消耗，进而导致水系锌碘电池电化学性能的严重衰减。因而，如何缓解甚至规避穿梭效应，对水系锌碘电池的进一步发展至关重要。

  1.2.2   锌负极界面不稳定

  锌负极因资源丰富、理论比容量高等优点而被研究者们广泛关注。然而，其实际发展却由于锌枝晶、多碘离子对锌负极的腐蚀、水系电解液分解引发的析氢、副反应及钝化等问题而备受阻碍。在充电过程中，由于电场分布不均，锌离子倾向于在电场强度较大的负极表面凸起处不均匀沉积，逐渐形成锌枝晶。随着电池循环次数增加，枝晶不断生长，最终会刺穿隔膜，导致正负极短路，电池失效，严重时甚至引发热失控。水系锌碘电池充放电过程中产生的多碘离子(I₃^-、I₅^-等)易溶解在水系电解液中，与锌负极界面接触引发腐蚀反应，进而形成“死锌”^[26]。在中性及碱性电解液中，水分子会与锌负极发生副反应生成氢氧化锌并析出氢气，氢氧化锌可以进一步和电解液反应生成碱式锌盐，这一过程不仅消耗锌与电解液，还会因氢气的产生带来潜在安全隐患。

  2.   电解液添加剂的作用机理

  在电解液中引入功能性添加剂，是协同调控水系锌碘电池正负极界面化学的关键策略。添加剂主要通过以下3类相互关联的机理发挥作用：(1) 在电极界面构筑物理或化学保护层，引导锌均匀沉积，抑制枝晶生长；(2) 重构锌离子溶剂化鞘层，减少配位水及界面处水分子活性，从而抑制析氢、腐蚀等副反应^[27]；(3) 降低电解液中的游离水含量，抑制多碘离子的“穿梭效应”。这些机理往往相辅相成，共同作用于电解液体相与电极界面，从而提升电池的循环稳定性与可逆性。

  2.1   构筑界面保护层

  通过在水系锌碘电池电解液中添加特定功能性添加剂，可在锌负极表面构筑物理或化学界面保护层，从而有效抑制锌沉积过程中的“尖端效应”，引导锌离子均匀成核与沉积。此外，界面保护层的构筑还能增强锌负极界面的机械稳定性，阻隔水分子与锌负极的直接接触，显著抑制析氢及副反应的发生。根据其形成机制，界面保护层可分为静电屏蔽层、贫水双电层(electrical double layer，EDL)和原位固体电解质界面(SEI)层。

  2.1.1   静电屏蔽层

  电池反应过程中，锌负极界面因“尖端效应”，易引发锌枝晶的不均匀生长。向电解液中添加具有低还原电位的阳离子(如Na^+[28]、NH₄^+[29]等)，可利用电场分布的局部差异，使其优先吸附于锌负极表面的尖端区域；该吸附层形成后，可对后续Zn²⁺的沉积路径产生“静电屏蔽”作用，引导Zn²⁺向界面平坦区域均匀沉积，从而实现对锌枝晶的有效抑制。此外，具有高极性的有机分子(如醚类)或高介电常数的氧化物颗粒(如Al₂O₃^[30])也能在电场作用下富集于尖端，通过物理吸附与界面屏蔽作用，调节局部离子流分布，以达到均匀沉积效果。

  2.1.2   贫水双电层

  水系锌碘电池充放电过程中，带电的锌负极表面会吸引电解液中的反离子，导致界面附近形成由内亥姆霍兹层(IHP，紧密层)与外亥姆霍兹层(OHP，扩散层)构成的EDL双电层结构^[31-33]。该结构通常使负极界面富集大量活性水分子，从而诱发析氢等副反应。为抑制此类反应，可引入含有羟基、羧基、酰胺基等强极性基团的有机添加剂分子^[34-35]。这些分子会优先吸附于负极表面，将IHP中高活性的水分子置换出来，从而减少锌负极界面处活性水分子数量，形成贫水双电层结构。该结构可有效阻隔活性水分子与锌负极的直接接触，显著抑制析氢及相关副反应，提高水系锌碘电池的界面稳定性和循环寿命。

  2.1.3   原位SEI层

  与传统锂电中可自发形成稳定SEI层的机制不同，水系锌碘电池的电解液以水为溶剂，而水的还原电位高于锌的沉积电位，因此在热力学上难以被优先还原生成稳定的SEI钝化层。即使有少量固态产物生成，也往往因溶于水或结构疏松多孔而无法提供持久有效的保护。在不使用添加剂的情况下，锌负极表面通常仅能形成一层动态且不完整的钝化层(主要成分为Zn(OH)₂、ZnO或碱式锌盐等)，该层在电池循环中不断溶解与重构，难以抑制枝晶生长与副反应。因此，构建稳定有效SEI层的关键在于引入功能性添加剂，通过“人工诱导还原”机制在锌表面构筑保护层。通常在电解液中添加F^-源(如NH₄F^[36])或特定有机分子^[37]，可促进形成致密、稳定的原位SEI层。例如：三氧六环(TXE)可在负极表面原位聚合生成聚甲醛(POM)基SEI层^[38]，有效引导锌均匀沉积；而1，3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)则可形成具有双层结构的SEI层^[39]，在增强机械稳定性的同时，改善离子传输均匀性。

  2.2   改变溶剂化结构

  在水系锌碘电池中，锌离子在电解液中并非以自由离子形式存在，而是与周围溶剂分子(主要是水)通过配位作用形成特定的溶剂化结构。通常情况下，Zn²⁺会与6个水分子配位，构成稳定的[Zn(H₂O)₆]²⁺八面体构型。该溶剂化结构在电沉积过程中随Zn²⁺迁移至负极表面，导致界面区域水分子富集，从而加剧析氢及相关腐蚀等副反应。为了从电解液源头调控该过程，可通过引入添加剂(如醇类、醚类、酯类、含羧基化合物及乙腈等)来调控Zn²⁺的溶剂化鞘层结构^[40]。这些添加剂分子通常具有极性官能团，能够通过以下机制发挥作用^[41-44](图 3)：(1) 竞争配位。部分添加剂的给电子基团(如—OH、—C=O、—O—等)可直接与Zn²⁺配位，部分取代其初级溶剂化鞘中的水分子，减少被带入界面区的活性水数量。(2) 氢键重构。添加剂可通过氢键作用与周围水分子结合，降低水的活度，削弱水分子在Zn²⁺周围的配位稳定性。(3) 结构调控效应。添加剂的空间构型、极性及碳链长度等参数，影响其与水和Zn²⁺的相互作用强度，从而精细调控溶剂化层的组成与动力学性能。

  图 3

  

  图 3.  锌离子溶剂化调节原理^[44]

  Figure 3.  Principle of solvation regulation of zinc ions^[44]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  通过上述多重调节机制的协同作用，添加剂能够有效重构Zn²⁺的溶剂化环境，减少界面水富集，抑制副反应，并为均匀、致密的锌沉积创造有利的界面条件。改变溶剂化结构的策略已成为提升水系锌电池循环稳定性与可逆性的重要途径之一。

  2.3   抑制多碘离子的穿梭效应

  在水系锌碘电池充放电过程中，正极生成的可溶性多碘离子(如I₃^-、I₅^-等)会溶解于电解液中，并在浓度梯度驱动下向锌负极扩散。这些离子在负极表面被还原后，又会扩散回正极，形成一种无效的“穿梭”式自放电循环，导致电池容量快速衰减与库仑效率下降。为抑制多碘离子穿梭，一种有效策略是向电解液中引入具有强吸附或静电屏蔽功能的添加剂。这类添加剂可通过特定相互作用“锚定”多碘离子，阻断其迁移路径。例如，强吸附性的吡咯烷酮羧酸根阴离子能够优先与I₂配位，从而降低电解液中游离多碘离子的浓度^[45]。此外，季铵盐类添加剂(如PDDA^[46]等)分子中带正电的氮原子(N⁺)可与带负电的多碘离子产生强库仑吸引力，在界面形成静电屏蔽层，有效阻碍其向负极迁移。

  3.   电解液添加剂的种类

  向电解液中引入功能性添加剂是提升水系锌碘电池综合性能的关键策略之一。特定添加剂的引入，可精准调控电池内部界面化学环境与体相电解液结构，从而协同解决多碘离子穿梭、锌枝晶生长、副反应、析氢等核心问题。添加剂通常通过分子设计，实现在电极表面的选择性吸附或在电解液中的特异性配位，进而诱导均匀沉积、构筑原位界面保护层、锚定可溶性多碘离子或调节锌离子溶剂化结构。根据化学属性，添加剂主要包括大分子添加剂、有机添加剂、无机添加剂等。

  3.1   大分子添加剂

  大分子添加剂可通过其可设计的分子结构与多重官能团，实现对电极界面与电解液体相的双重调控。在负极侧，大分子添加剂可在锌表面优先吸附，调控锌离子的溶剂化结构及沉积动力学过程，引导均匀沉积并抑制枝晶；在正极侧，其官能团能通过化学相互作用有效锚定多碘离子，显著缓解穿梭效应。此外，此类添加剂还能优化电解液稳定性与离子传导。这种协同作用机制，在提升电池循环寿命、库仑效率及安全性方面展现出显著优势。水系锌碘电池电解液中常见的大分子添加剂主要包括蛋白质、聚合物等，其电化学性能对比总结如表 1所示^[47-54]。

  表 1

  

  表 1  水系锌碘电池电解液中大分子添加剂的性能比较

  Table 1.  Performance comparison of macromolecular additives in aqueous Zn-I₂ battery electrolyte

  下载: 导出CSV

  Type	Cathode	Electrolyte	Additive	Specific capacity	Cycle performance		Capacity retention	Ref.
  					Zn||Zn	Zn||I2
  Protein	KB@I2	2 mol·L-1 ZnCl2	1% SP	215 mAh·g-1 at 1C; 197 mAh·g-1 at 10C; 170 mAh·g-1 at 50C	> 1 200 h at 5 mA·cm-2	1 000 cycles at 1C 6 000 cycles at 10C	95% at 1C; 91.1% at 10C	[47]
  	CNF@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	1% AFs	283.5 mAh·g-1 at 0.5 A·g-1; 250 mAh·g-1 at 1 A·g-1; 175.8 mAh·g-1 at 5 A·g-1	2 500 h at 1 mA·cm-2; 500 h at 5 mA·cm-2	1 000 cycles at 1 A·g-1; 30 000 cycles at 5 A·g-1	98.83% at 5 A·g-1	[48]
  	I2	2 mol·L-1 ZnSO4	APHE	200 mAh·g-1 at 0.1 A·g-1	1 500 h at 100 mA·cm-2	4 000 cycles at 1 A·g-1	61.4% at 10 A·g-1	[49]
  	I2	1 mol·L-1 ZnSO4	5 mg·mL-1 FSP	185.2 mAh·g-1 at 0.25 A·g-1	> 4 200 h at 0.5 mA·cm-2	4 000 cycles at 2 A·g-1	n.d.*	[50]
  Polymer	PAC@I2	2 mol·L-1 Zn(OTf)2	4% PVEMA	196 mAh·g-1 at 0.2 A·g-1; 128 mAh·g-1 at 2 A·g-1	> 400 h at 20 mA·cm-2; > 2 900 h at 1 mA·cm-2	2 000 cycles at 2 A·g-1	86% at 2 A·g-1	[51]
  	AC@ZnI2	2 mol·L-1 ZnSO4	2% Pah+	240 mAh·g-1 at 0.2C; 185 mAh·g-1 at 10C	> 600 h at 5 mA·cm-2; > 2 500 h at 1 mA·cm-2	1 000 cycles at 1C	93% at 10C	[52]
  	AC@I2	1 mol·L-1 Zn(Ac)2	2.5% PVA	175 mAh·g-1 at 1 A·g-1; 163 mAh·g-1 at 2 A·g-1	> 400 h at 1 mA·cm-2	1 600 cycles at 1 A·g-1; 2 600 cycles at 2 A·g-1	88% at 0.2 A·g-1	[53]
  	I2	1 mol·L-1 Zn(OTF)2+ 1 mol·L-1 KI	25% PEG400	1.62 mAh·cm-2 at 1 mA·cm-2; 1.1 mAh·cm-2 at 7 mA·cm-2	n.d.	1 200 cycles at 7 mA·cm-2	58.33% at 7 mA·cm-2	[54]
  *n.d.: not described.

  3.1.1   蛋白质添加剂

  蛋白质分子通常富含酰胺键(—CONH—)、羧基(—COOH)、氨基(—NH₂)等极性官能团，能与多碘离子之间产生氢键、静电等相互作用，抑制其扩散穿梭。同时，蛋白质分子还能优化锌沉积行为，减少界面副反应，从而协同提升电池的循环寿命和倍率性能。乔世璋团队^[47]报道了一种基于丝素蛋白(SP)的界面凝胶化策略。该策略通过在电解液中引入SP来实现对水系锌碘电池正负极界面的协同调控(图 4a)。在正极侧，带正电的SP能与带负电的多碘离子通过静电作用原位形成凝胶状沉淀，有效阻隔其扩散穿梭；在负极侧，其可在锌负极表面吸附形成保护层，缓解电场尖端效应，促进锌的均匀沉积，从而抑制锌枝晶的生长。然而，SP的凝胶化行为高度依赖于电场和界面环境，其长期机械稳定性与结构的精准调控仍是其尚待提升的问题。相比之下，另一类源自食品工业的天然蛋白——牛奶蛋白，经热变性后可自组装形成淀粉样纤维(AFs)。这种纤维能够作为固态框架在电解液体相中构建出稳定的三维网络，从而为电解质设计提供了一种新颖而可靠的替代策略^[48]。AFs所构建的三维网络兼具物理化学双重交联，能够抑制多碘离子的穿梭效应，其表面丰富的极性官能团，也可有效调控锌离子的沉积动力学和成核行为，抑制枝晶生长及析氢等副反应的发生(图 4b)。因此，采用AFs作为电解液添加剂的锌||锌对称电池在1 mA·cm^-2的电流密度下能稳定循环2 500 h；在5 mA·cm^-2的电流密度下，也能稳定运行超过500 h(图 4c、4d)。使用AFs电解质的锌碘全电池在5 A·g^-1的电流密度下，经过30 000次循环后，其容量衰减率仅为1.17%，表现出卓越的循环稳定性(图 4e)。

  图 4

  

  图 4.  (a) SP凝胶在I₂正极和Zn负极中的功能示意图^[47]; (b) 使用ZnSO₄+AFs电解质的水系锌碘电池工作原理图; 电流密度为(c) 5 mA·cm^-2 (5 mAh·cm^-2)和(d) 1 mA·cm^-2 (1 mAh·cm^-2)的锌||锌对称电池循环性能; (e) 电流密度为5 A·g^-1时使用ZnSO₄和ZnSO₄+AFs两种不同电解质电池的循环性能图^[48]

  Figure 4.  (a) Schematics for the functions of SP gelation at I₂ cathodes and Zn anodes^[47]; (b) Schematic of the working mechanism of aqueous Zn-I₂ batteries using ZnSO₄+AFs electrolyte; Cycling performance of Zn||Zn symmetric cell at current densities of (c) 5 mA·cm^-2 (5 mAh·cm^-2) and (d) 1 mA·cm^-2 (1 mAh·cm^-2); (e) Cycling performance of the different batteries using ZnSO₄ and ZnSO₄+AFs electrolytes at current densities of 5 A·g^{-1 [48]}

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  3.1.2   聚合物添加剂

  聚合物添加剂一般是由一种或几种分子或分子团通过聚合反应以共价键结合而成的大分子。其核心优势在于高度可设计的链结构及可调的物理化学性质。通过精准的分子设计(如调控官能团类型、密度及分子量)，聚合物能在电解液中形成动态界面层或三维网络，实现多功能协同作用：在负极侧，其长链结构可均匀化离子流并提升界面膜机械强度，有效抵御枝晶穿刺；在正极侧，特定官能团(如季铵基、醚氧键)可对多碘离子实现选择性锚定与空间限域。此外，部分聚合物还能通过调节电解液流变特性优化离子传输。目前，聚合物添加剂主要包括两亲性聚离子液体、多阳离子长链聚合物以及其他类型的聚合物。武培怡/焦玉聪团队^[51]报道了一种由1-乙烯基-3-乙基咪唑三氟甲磺酸盐和甲基丙烯酰胺共聚得到的两亲性聚离子液体(PVEMA)。该聚合物的独特设计使其具备多重功能：甲基丙烯酰胺中的α-甲基增强了材料的疏水性，抑制了锌负极析氢等副反应的发生；1-乙烯基-3-乙基咪唑三氟甲烷磺酸盐中的咪唑基团和三氟甲磺酸基团具有静电屏蔽作用，能够引导Zn²⁺的均匀沉积；此外，其亲水离子基团还能通过静电相互作用，有效锚定电解液中的多碘离子，抑制多碘离子的“穿梭效应”(图 5a)。范红金团队通过引入一种多阳离子长链分子，聚烯丙基胺盐酸盐(Pah⁺)，作为水系锌碘电池电解液添加剂^[52]，实现了对正负极界面的同步优化：在正极侧，多阳离子基团通过强静电作用捕获碘物种(I^-/I_x^-)并构筑起一道物理屏障，抑制其从正极的溶出；在负极侧，Pah⁺在锌表面自发吸附形成均匀界面层，从而改变Zn²⁺的成核/沉积行为，减少副产物生成并抑制枝晶生长(图 5b)。此外，Liu等^[54]在电解液中添加PEG400(聚乙二醇)，利用其与碘的络合作用，抑制了碘的溶解，提升了水系锌碘电池的电化学性能。

  图 5

  

  图 5.  (a) LE和PVEMA聚合物电解质中锌沉积和多碘离子穿梭行为的示意图^[51]; (b) 阳离子Pah⁺长链分子调控机制示意图^[52]

  Figure 5.  (a) Schematic diagrams for the Zn deposition and the polyiodide shuttle behaviors in LE and PVEMA polymer electrolytes^[51]; (b) Schematics of the regulation mechanism by cationic Pah⁺ long-chain molecules^[52]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  尽管蛋白质、聚合物等大分子添加剂能通过氢键、静电作用等机制抑制多碘离子穿梭，均匀化锌沉积，提升水系锌碘电池性能，但通常会使电解液黏度增加，尤其是较高的添加量会导致离子电导率下降，进而影响电极反应动力学。此外，部分大分子的制备工艺较为复杂，实际制造成本偏高，制约了其在商业化进程中的应用。

  3.2   有机小分子添加剂

  在水系锌碘电池中，有机小分子添加剂以其明确的分子结构、易调控的官能团和优异的电解液相容性，成为解决多碘离子穿梭和锌负极不稳定两大核心难题的关键策略。其核心功能是通过分子间相互作用，精准调控电极/电解液界面微环境及体相离子传输行为，从而同步提升电池的可逆性与循环寿命。这类添加剂主要通过2种机制发挥作用。在正极侧，富含氮、氧等给电子原子的极性分子(如醇、醚、胺类)可通过路易斯酸碱作用或形成氢键，与多碘离子(I₃^-、I₅^-)通过强络合作用将其有效锚定在正极活性区域内，从根本上抑制穿梭效应导致的容量衰减。在负极侧，许多有机小分子添加剂也可以选择性地吸附于锌金属表面，一方面作为界面屏障抑制腐蚀性水合层的直接接触，减少析氢等副反应；另一方面通过部分取代锌离子溶剂化鞘中的水分子^[55]，重构其沉积动力学，引导锌均匀、平整地沉积，从而有效抑制枝晶生长。更为精巧的设计在于开发兼具多种功能的单一分子。例如，将亲碘的咪唑环与亲锌的羧基集成于同一分子骨架中，使其可同时在正极捕获多碘离子并在负极调控锌沉积。这种基于分子工程的精准设计，为开发下一代高性能、长寿命水系锌碘电池提供了极具潜力的解决方案。根据有机小分子添加剂化学结构和作用机理的不同，可将其分为醇/酸/酚类、咪唑类、有机盐类、有机双组分类等，其电化学性能对比如表 2所示^{[35, 37, 40, 45, 56-76]}。

  表 2

  

  表 2  水系锌碘电池电解液有机添加剂电化学性能的对比

  Table 2.  Comparison of electrochemical properties of organic additives in aqueous Zn-I₂ battery electrolyte

  下载: 导出CSV

  Type	Cathode	Electrolyte	Additive	Specific capacity	Cycle performance		Capacity retention	Ref.
  					Zn||Zn	Zn||I2
  Alcohols/acids/phenols	AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	12 mmol·L-1 RSC	143.9 mAh·g-1 at 0.3 A·g-1	500 h at 0.1 mA·cm-2	10 000 cycles at 1 A·g-1; 17 000 cycles at 5 A·g-1	85.8% at 1 A·g-1; 90.1% at 5 A·g-1	[35]
  	I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.5 mol·L-1 BHEG	2.99 mAh·cm-2 at 2 A·g-1	4 500 h at 1 mA·cm-2	2 000 cycles at 2 A·g-1	46.8% at 2 A·g-1	[56]
  			2.0 mol·L-1 MCPD	137.3 mAh·cm-2 at 1 A·g-1	1 200 h at 1 mA·cm-2	8 000 cycles at 1 A·g-1	n.d.*
  	I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.466 mol·L-1 DXm	167 mAh·g-1 at 2 A·g-1; 127 mAh·g-1 at 5 A·g-1	> 500 h at 2 mA·cm-2	6 000 cycles at 2 A·g-1; 10 000 cycles at 5 A·g-1	84% at 5 A·g-1	[57]
  	HOPG	0.2 mol·L-1 ZnI2 H2O+ 2 mol·L-1 ZnSO4	20% EG	388.8 mAh·cm-3 at 1 A·g-1	n.d.	600 cycles at 2 A·g-1; 15 000 cycles at 5 A·g-1	97.6% at 5 A·g-1	[58]
  	I2	2 mol·L-1 Zn(OTF)2	0.05 mol·L-1 LAS	155 mAh·g-1 at 10C	> 3 200 h at 4 mA·cm-2	> 20 000 cycles at 2C	92% at 2C	[59]
  	AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	100 mmol·L-1 BES	n.d.	> 3 300 h at 1 mA·cm-2; > 450 h at 5 mA·cm-2	30 000 cycles at 10 A·g-1	n.d.	[60]
  	AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.01 mol·L-1 C2H8ClNS	n.d.	> 2 000 h at 1 mA·cm-2; 2 600 h at 1 mA·cm-2	8 000 cycles at 2 A·g-1	95% at 2 A·g-1	[61]
  	AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	200 mmol·L-1 BES	177 mAh·g-1 at 5 A·g-1	4 300 h at 1 mA·cm-2	50 000 cycles at 5 A·g-1	83.14 at 0.1 A·g-1	[62]
  	CAC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4+ 0.1 mol·L-1 KI	0.1 mol·L-1 HQ	243 mAh·g-1 at 0.5 A·g-1	1 358 h at 1 mA·cm-2	5 000 cycles at 10 A·g-1	99% at 10 A·g-1	[63]
  Imidazoles	CF@ PANI@ ZnI2	1 mol·L-1 ZnSO4	0.5 mol·L-1 [BMIM]Cl and [EMIM]Cl	0.71 mAh·cm-2 at 20 mA·cm-2	200 h at 1 mA·cm-2	1 000 cycles at 20 mA·cm-2	79.4% at 20 mA·cm-2	[64]
  			0.5 mol·L-1 [BMIM]I and [EMIM]I	0.65 mAh·cm-2 at 20 mA·cm-2	4 500 h at 1 mA·cm-2	1 000 cycles at 20 mA·cm-2	72.2% at 20 mA·cm-2
  	I2	2 mol·L-1 ZnSO4	68 mg imidazole	164.1 mAh·g-1 at 0.2 A·g-1	> 4 000 h at 1 mA·cm-2	25 000 cycles at 10 A·g-1	n.d.	[65]
  	I2@KB@ CP CC	2 mol·L-1 ZnSO4	1 mol·L-1 BM	205.4 mAh·g-1 at 20 A·g-1	2 000 h at 4 mA·cm-2	50 000 cycles at 10.0 A·g-1	91.9% at 10 A·g-1	[66]
  Organic salts	AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.2 mol·L-1 BDL	229.83 mAh·g-1 at 1C	4 000 h at 2 mA·cm-2; 1 400 h at 5 mA·cm-2	n.d.	98.01% at 1C	[67]
  				198.96 mAh·g-1 at 5C		> 1 100 cycles at 5C	n.d.
  				200.56 mAh·g-1 at 10C		26 000 cycles at 10C	97.83% at 10C
  	I2	2 mol·L-1 ZnSO4	25% [PeMIM]+B-	557 mAh·g-1 at 0.5 A·g-1; 200 mAh·g-1 at 8 A·g-1	> 3 000 h at 1 mA·cm-2	500 cycles at 0.5 A·g-1; 60 000 cycles at 8 A·g-1	n.d.	[68]
  	AC@I2	3 mol·L-1 Zn(OTF)2	0.002 5 mol·L-1 ABQ2S-Na	265 mAh·g-1 at 0.2 A·g-1; 140 mAh·g-1 at 5 A·g-1	> 65 00 h at 1 mA·cm-2	5 000 cycles at 5 A·g-1	n.d.	[40]
  	I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.05 mol·L-1 TES-Na	165.07 mAh·g-1 at 1 A·g-1	1 700 h at 10 mA·cm-2	9 000 cycles at 5 A·g-1	84.6% at 5 A·g-1	[69]
  	I2	2 mol·L-1 ZnSO4	15 mmol·L-1 Zn-PCA	183.4 mAh·g-1 at 10 A·g-1	> 1 000 h at 20 mA·cm-2	> 30 000 cycles at 10 A·g-1	87% at 10 A·g-1	[45]
  	I2	0.1 mol·L-1 Zn(OH)42-	0.4 mol·L-1 PST	n.d.	> 180 h at 100 mA·cm-2	200 cycles at 120 mA·cm-2	EE 71.5% at 140 mA·cm-2	[70]
  	AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.5 mol·L-1 TAH	450 mAh·g-1 at 2 A·g-1	100 h at 57 mA·cm-2	5 000 cycles at 2 A·g-1	93% at 2 A·g-1	[71]
  	AC@I2	3 mol·L-1 ZnSO4	0.1 mol·L-1 Pr4NCl	442 mAh·g-1 at 1C; 252 mAh·g-1 at 30C	n.d.	> 1 100 cycles at 5C; > 5 000 cycles@10C	74% at 5C	[72]
  	AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	2%AEC	224.5 mAh·g-1 at 0.2 A·g-1	4 000 h at 1 mA·cm-2; 400 h at 10 mA·cm-2	16 000 cycles at 2 A·g-1	91.1% at 2 A·g-1	[73]
  	AC@I2	1 mol·L-1 ZnSO4	0.2 mol·L-1 BmimBr	511 mAh·g-1 at 1 A·g-1	> 2 400 h at 1 mA·cm-2	30 000 cycles at 10 A·g-1	90.22% at 10 A·g-1	[74]
  	I2	1 mol·L-1 ZnBr2+ 2 mol·L-1 KI	0.05 mol·L-1 GS	n.d.	600 h at 40 mA·cm-2	> 500 cycles at 40 mA·cm-2	EE 81.9% at 40 mA·cm-2	[75]
  	PC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.1 mol·L-1 TMAI	196.9 mAh·g-1 at 0.5 A·g-1	4 200 h at 1 mA·cm-2	36 000 cycles at 5 A·g-1	99.9% at 5 A·g-1	[76]
  *n.d.: not described.

  3.2.1   醇/酸/酚类添加剂

  醇/酸/酚类添加剂中的化学官能团(如羟基、羧基、苯酚等)可以通过氢键、配位/络合或界面吸附等多重机制中的一种或多种，精确调控多碘离子行为、锌沉积动力学及界面化学环境，从而抑制穿梭效应、枝晶生长与副反应等。例如，1，4-二氧杂环己烷-2-基甲醇(DXm)中—O—基团的p轨道中心与Zn²⁺共价配位，实现了锌的均匀沉积并抑制了界面副反应。同时，DXm可与多碘离子形成p/p-π*轨道杂化，加快多碘离子的氧化还原动力学过程(图 6)^[57]。然而，DXm的以上性能均建立在其特定结构(含醚氧基和羟基的双环结构)之上，这说明分子构型的改变可能导致材料的失效。与此相比，许多酸类添加剂则可以凭借其强吸附基团和两性离子缓冲基团发挥作用，对分子骨架的细微变化有更强的耐受性。例如，宋卫星团队采用了N，N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸(BES)作为酸类电解质添加剂^[62]。BES分子上的磺酸基团可以吸附在锌负极表面，从而促进Zn²⁺的均匀沉积，并提高电池的库仑效率(图 7a)。此外，BES还可以通过调节电解液的pH值来抑制析氢等副反应，并减缓锌负极的腐蚀。因此，采用BES添加剂的锌||锌对称电池在1 mA·cm^-2的电流密度下，可稳定循环超过4 300 h；所组装的锌碘全电池在50 000次循环后，仍具有83.14%的高容量保持率。相较于主要通过物理化学吸附来“调控”与“稳定”界面的醇、酸类添加剂，对苯二酚(HQ)^[63]、间苯二酚(RSC)^[35]分子则可以作为氧化还原反应介质，主动参与多碘离子的转化反应，或通过强配位“化学捕获”多碘离子(图 7b、7c)。此外，RSC的引入还可显著减少Zn²⁺周围溶剂化水分子的数量，从而降低界面副产物的生成。因此，与2 mol·L^-1 ZnSO₄电解质相比，在2 mol·L^-1 ZnSO₄+12 mmol·L^-1 RSC复合电解质体系中，Zn||AC@I₂电池在1和5 A·g^-1的电流密度下分别循环10 000和17 000次后，仍保持高达141.1和106.2 mAh·g^-1的可逆容量，对应的容量保持率分别为85.8%和90.1%。

  图 6

  

  图 6.  (a) DXm作用的过程示意图; (b) 在经过DXm处理后的碳集流体对I₂、I^-和I₃^-的吸附能; (c) 计算吸附能时对应的带有电子云分布的计算模型(青色: 电荷耗尽, 黄色: 电荷累计); (d) I₂和(e) I₃^-吸附在碳集流体表面的DOS; (f) GN和I₃^-的分子结构和相应的分子轨道能级及电子排列示意图^[57]

  Figure 6.  (a) Schematic diagram of DXm action processes; (b) Adsorption energies of I₂, I^-, and I₃^- on the carbon current collector with DXm treating; (c) Calculation model with electron cloud distribution corresponding to adsorption energy calculation (cyan: charge depletion, yellow: charge accumulation); DOS of (d) I₂, and (e) I₃^- adsorbed on the carbon current collector surfaces; (f) Corresponding schematic diagram of molecular orbital energy levels and electron arrangement of GN and I₃^- molecules^[57]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  图 7

  

  图 7.  (a) 在含有和不含BES添加剂的ZnSO₄电解液中EDL层结构示意图^[62]; (b) RSC分子的静电势分布图, 以及I₂、I₅^-、I₃^-和I^-对RSC分子的吸附能和相应的吸附模型; (c) 不同电解质驱动下碘连续还原反应的吉布斯自由能^[35]

  Figure 7.  (a) Schematic diagram of the EDL layer structure in ZnSO₄ electrolyte with and without BES additive^[62]; (b) Electrostatic potential distribution map of the RSC molecule, as well as the adsorption energies of I₂, I₅^-, I₃^-, and I^- on the RSC molecule, and the corresponding adsorption models; (c) Gibbs free energy values for the consecutive iodine reduction reaction driven by different electrolytes^[35]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  3.2.2   咪唑类添加剂

  咪唑及其衍生物(如1-丁基-3-甲基咪唑盐^[77])拥有特定的杂环结构，可通过吸附引导与晶面调控、构建动态界面SEI层、调节局部化学环境、重构溶剂化结构等多种机制来提升锌基电池的电化学性能。叶明晖/李成超团队^[37]将具有吡咯-N基团的1-(2-羟乙基)咪唑(HEI)有机分子作为电解液添加剂，来稳定锌负极并抑制多碘离子的穿梭。吡咯-N基团与锌负极表面之间存在强吸附作用，这不仅能加速锌离子的脱溶剂化过程、抑制析氢等副反应，还有助于在界面形成一层稳定的SEI膜(图 8a、8b)。这层SEI膜可进一步引导锌离子均匀沉积并减缓锌腐蚀。同时，吡咯-N基团对多碘离子的强吸附作用，直接限制了其在电解液中的自由迁移，有效缓解了穿梭效应。基于上述协同机制，使用含有HEI电解质添加剂的锌||锌对称电池在1 mA·cm^-2的电流密度下实现了长达4 200 h的稳定循环；组装的锌碘全电池即使在高碘负载(9.7 mg·cm^-2)条件下，于2 A·g^-1的电流密度下仍能实现50 000次的超长循环寿命。杨应奎/朱云海团队^[66]则采用1-丁基磺酸盐-3-甲基咪唑鎓(BM)作为电解液添加剂来调节水系锌碘电池的界面反应(图 8c)。在锌负极界面，受电场驱动的BM分子能动态形成一种非对称的吸附界面，引导锌均匀沉积并抑制副反应。在碘正极侧，BM分子参与了碘离子溶剂化结构的重构，有效抑制了单质碘的溶解和多碘离子中间体的生成，从而从源头上减弱了穿梭效应。得益于此，添加BM的水系锌碘电池展现出卓越的倍率性能与循环稳定性：在20.0 A·g^-1的超高电流密度下，其容量仍保持在135.5 mAh·g^-1；在10.0 A·g^-1下循环50 000次后，容量保持率高达91.9%。

  图 8

  

  图 8.  (a、b) HEI添加剂对锌负极的作用示意图^[37]; (c) BM添加剂在锌负极界面反应的示意图^[66]

  Figure 8.  (a, b) Schematic diagram of the effect of HEI additive on the zinc anode^[37]; (c) Schematic diagram of the reaction of BM additive at the interface of zinc anode^[66]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  3.2.3   有机盐类添加剂

  有机盐添加剂凭借其可设计的分子结构与特定的官能团，能从分子层面精准调控水系锌碘电池的电极界面化学与反应路径，已成为解决该体系关键挑战的重要策略。这类添加剂的核心功能在于协同抑制多碘离子穿梭，稳定锌负极界面，并有望通过拓展反应路径提升电池容量。三甲胺盐酸盐(TAH)作为一种新型多功能添加剂，可同步优化正负极反应动力学过程与界面稳定性(图 9a)^[71]。在正极侧，TAH分子中的胺基(—NH₂)与氯离子(Cl^-)可与高价碘正离子(I⁺)形成稳定的双齿配位结构，有效锚定I⁺中间体，促进可逆的I^-/I⁰/I⁺三态四电子转移反应，将电池的放电容量提升至近450 mAh·g^-1(2 A·g^-1)。在负极侧，其有机阳离子三甲胺(TA)可优先吸附于锌表面，通过降低脱溶剂化能垒及产生静电屏蔽效应，引导锌均匀沉积，抑制枝晶生长。这种协同作用使锌负极在实现57 mAh·cm^-2的高面积比容量的同时，保持了优异的循环稳定性，全电池循环5 000次后容量保持率可达约70%。与TAH不同，3-(1-吡啶鎓)-1-丙磺酸盐(PPS)作为一种两性离子添加剂，其设计核心在于通过分子层面的界面工程协同解决锌负极的关键问题(图 9b)^[78]。PPS分子在电场驱动下可优先吸附于锌负极，构建动态的贫水界面层，有效隔离活性水分子，从而抑制析氢、腐蚀等副反应。在循环过程中，PPS还可以发生电化学分解，原位形成具有自我修复功能的有机-无机杂化SEI，该SEI层能持续引导锌的均匀成核与沉积，抑制枝晶。这种“动态双电层调控”与“自修复SEI”协同机制，使锌||锌对称电池实现了超5 700 h的长循环。葡萄糖硫酸盐(GS)及其衍生物则代表了一类源于生物质的添加剂策略，其核心机理是通过调控体相电解液的溶剂化结构来实现体系稳定(图 9c)^[75]。其分子中富含羟基等极性官能团，可竞争性地进入Zn²⁺的初级溶剂化鞘，部分替代配位水分子，减少界面活性水含量，抑制水相关的副反应。同时，改变后的溶剂化结构优化了Zn²⁺的沉积动力学过程。此外，GS可在锌表面吸附形成有机保护膜，辅助抑制枝晶生长。这种从体相溶剂化到界面层的双重稳定机制，以环境友好且经济的方式显著提升了锌负极的可逆性。相比之下，四甲基碘化铵(TMAI)添加剂则主要展示了通过在正极界面原位构建化学阻挡层来抑制穿梭效应的思路(图 9d)^[76]。TMA⁺阳离子在正极表面原位构筑一层动态、致密且具有电化学活性的TMA⁺阳离子，在充电过程中可与溶解的多碘离子(如I₃^-)反应，在正极表面原位构筑一层动态、致密且具有电化学活性的界面层。该界面层能物理阻隔多碘离子的溶解与扩散，从而将电池的库仑效率提升至99.8%，并实现7 d后仅2.9%的超低自放电率；更重要的是，该层在放电时可被还原，将捕获的多碘离子重新转化为活性I^-，将碘利用率提升至89.1%。在负极侧，吸附在锌表面的TMA⁺离子产生静电屏蔽效应，能抑制锌离子的横向扩散与枝晶生长，并减少界面水活性，从而抑制析氢与腐蚀，使锌||锌对称电池循环寿命超过4 200 h。这种协同作用最终使全电池在5 A·g^-1下实现了超过36 000次的长循环稳定性。

  图 9

  

  图 9.  (a) TAH添加剂实现高电压水系锌碘电池的机制示意图^[71]; (b) 用于提高界面稳定性的EDL和SEI设计示意图^[78]; (c) GS添加剂作用机理示意图^[75]; (d) TMAI在2个电极上的双重功效示意图^[76]

  Figure 9.  (a) Schematic diagram of the mechanism of electrolyte additive TAH to achieve high-voltage aqueous Zn-I₂ battery^[71]; (b) Schematic diagram of EDL and SEI designs for enhancing interface stability^[78]; (c) Schematic diagram of the action mechanism of GS additive^[75]; (d) Schematic of the dual efficacy of TMAI on both electrodes^[76]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  综上所述，有机小分子添加剂通过极性官能团可实现络合多碘离子、调控锌沉积及重构溶剂化结构，显著提升水系锌碘电池的循环稳定性与容量保持率。然而，小分子在长期循环中易发生分解等副反应，导致添加剂的持续消耗，进而引发电池循环寿命的衰减。因此，高稳定的多功能有机添加剂的开发成为目前有机小分子添加剂研究的一大热点。

  3.3   无机添加剂

  无机添加剂因其独特的离子特性与配位能力，可有效调控电解液结构及电极/电解液界面化学，从而抑制多碘离子的穿梭效应、优化锌沉积/溶解过程并提升电池循环稳定性。具体而言，无机添加剂通过影响离子溶剂化结构、改变界面双电层组成或原位构建SEI层等机制发挥作用。阳离子(如金属离子盐类)通常通过静电屏蔽效应或参与形成界面保护层，引导锌的均匀成核与沉积，抑制枝晶生长。阴离子则多与锌离子或多碘离子发生配位，调节活性物质的溶解/沉积平衡，抑制多碘离子的扩散。一些卤素离子还可以通过稳定新型氧化还原电对，从根本上提升电池的容量与电压。此外，酸碱调节剂、缓蚀剂等则具有调节电解液pH或直接在电极表面吸附，降低副反应动力学速率，提升界面稳定性的作用。各类添加剂在作用机理与改性效果上具有显著差异，需根据具体电解液组成与电池工况进行针对性选择。表 3列举了目前已报道的部分无机添加剂对水系锌碘电池电化学性能的影响，研究人员可以根据此表选择合适的无机添加剂^{[24, 79-99]}。

  表 3

  

  表 3  水系锌碘电池电解液无机添加剂电化学性能对比

  Table 3.  Comparative electrochemical performance of inorganic additives in aqueous Zn-I₂ battery electrolyte

  下载: 导出CSV

  Cathode	Electrolyte	Additive	Specific capacity	Cycle performance		Others	Ref.
  				Zn||Zn	Zn||I2
  HAC@I2	0.1 mol·L-1 H2SO4	0.1 mol·L-1 KBr	1 140 mAh·g-1 at 1 A·g-1; 950 mAh·g-1 at 2 Ah·g-1	800 h at 2 mA·cm-2	> 150 cycles at 2 A·g-1	n.d.*	[24]
  Ni-Fe-ILDH	1 mol·L-1 ZnSO4	0.2 mol·L-1 ZnBr2	350 mAh·g-1 at 1 A·g-1; 240 mAh·g-1 at 10 A·g-1	n.d.	10 000 cycles at 1 A·g-1	94.6% at 1 A·g-1	[79]
  I2	2 mol·L-1 ZnI2	2 mol·L-1 NH4Br	340 mAh·cm-2 at 36 mA·cm-2	n.d.	350 cycles at 10 mA·cm-2	AEE: 78% at 10 mA·cm-2	[80]
  AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4+ 0.4 mol·L-1 KI	0.2 mol·L-1 TMAX	155.0 mAh·g-1 at 0.2 A·g-1	1 400 h at 4 mA·cm-2	1 000 cycles at 0.2 A·g-1	EE: 95.2% at 0.2 A·g-1, Capacity fading: 0.1‰ at 1 A·g-1	[81]
  					10 000 cycles at 1 A·g-1
  TBAI3	6 mol·L-1 KOH+ 0.3 mol·L-1 ZnAC	Saturated KCl	385 mAh·g-1 at 0.5 A·g-1	n.d.	350 cycles at 1 A·g-1	71% at 3 A·g-1	[82]
  AC@I2	1 mol·L-1 Zn(OTF)2	0.5 mol·L-1 TI	127 mAh·g-1 at 5 A·g-1; 115 mAh·g-1 at 10 A·g-1	> 1 000 h at 1 mA·cm-2	45 000 cycles at 5 A·g-1; 20 000 cycles at 10 A·g-1	86% at 5 A·g-1; 95% at 1 A·g-1	[83]
  I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.5 mol·L-1 LiI	140.3 mAh·g-1 at 10 mA·cm-2	400 h at 50 mA·cm-2	1 000 cycles at 10 mA·cm-2	92.8% at 10 mA·cm-2	[84]
  			115.2 mAh·g-1 at 50 mA·cm-2		10 000 cycles at 50 mA·cm-2	88.2% at 50 mA·cm-2
  I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.1 mol·L-1 ZnI2+ 0.1 mol·L-1 I2	0.24 mAh·cm-2 at 1 A·cm-2; 0.20 mAh·cm-2 at 20 A·cm-2	n.d.	n.d.	n.d.	[85]
  PANI@I2	1 mol·L-1 ZnSO4	0.1% ZVN	1.05 mAh·cm-2 at 15 mA·cm-2	1 800 cycles at 5 mA·cm-2	18 000 cycles at 15 mA·cm-2	n.d.	[86]
  APCC@I2	5.9 mol·L-1 ZnCl2	0.2 mol·L-1 KI	1 118.6 mAh·g-1 at 60 mA·g-1; 523.69 mAh·g-1 at 500 mA·g-1	n.d.	600 cycles at 500 mA·g-1	n.d.	[87]
  PAC@I2	19 mol·L-1 ZnCl2	19 mol·L-1 LiCl+8 mol·L-1 ACN	609 mAh·g-1 at 200 mA·g-1; 589 mAh·g-1 at 400 mA·g-1; 419 mAh·g-1 at 2 000 mA·g-1	n.d.	6 000 cycles at 2 000 mA·g-1	85.4% at 800 mA· g-1; Capacity fading: 0.003%/ cycles at 2 000 mA·g-1	[88]
  GF	1 mol·L-1 ZnCl2	2 mol·L-1 KCl	20 mAh·cm-2 at 40 mA·cm-2	n.d.	300 h at 40 mA·cm-2	EE > 83% at 40 mA·cm-2	[89]
  PAC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.1 mol·L-1 ZnI2	250.2 mAh·g-1 at 0.2 A·g-1; 199.5 mAh·g-1 at 1.0 A·g-1	3 000 h at 1 mAh·cm-2	10 000 cycles at 1 A·g-1	85% at 1.0 A·g-1	[90]
  G PVP@ZnI2	2 mol·L-1 ZnSO4	25 mmol·L-1 ZnI2	120 mAh·g-1 at 0.2 A·g-1; 154.7 mAh·g-1 at 1 A·g-1	1 500 cycles at 2 mA·cm-2	3 000 cycles at 1 A·g-1	100% at 1 A·g-1	[91]
  ZC@mK2CO3@ I2	2 mol·L-1 Zn(CF3SO3)2	0.1 mol·L-1 ZnI2	360.6 mAh·g-1 at 0.5C	n.d.	35 000 cycles at 0.5C	98.4% at 0.5C	[92]
  CP	2 mol·L-1 KCl	1 mol·L-1 ZnI2	n.d.	n.d.	100 cycles (2 300 h) at 3.33 mA·cm-2	EE > 60% at 90%SOC	[93]
  NF@PC	2 mol·L-1 ZnSO4	0.1 mol·L-1 ZnI2+ 0.1 mol·L-1 ZnBr2	440.3 mAh·g-1 at 1 A·g-1	n.d.	8 000 cycles at 5 A·g-1	89.6% at 5 A·g-1	[94]
  I2	2.6 mol·L-1 KI	0.75 mol·L-1 MgCl2	110.56 Ah·L-1 at 100 mA·cm-2	n.d.	239 cycles at 100 mA·cm-2	AEE: 72.9% at 100 mA·cm-2; Capacity fading: 0.02% at 100 mA· cm-2	[95]
  PANI@CC	2 mol·L-1 ZnSO4	0.2 mol·L-1 NaI	1.24 mAh·cm-2 at 1 mA·cm2	8 632 h at 1 mA·cm-2	> 800 cycles at 1 mA·cm-2	67.3% at 1 mA·cm2	[96]
  EI-ZrP@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.5 g EI-ZrP	205 mAh·g-1 at 1C	n.d.	10 000 cycles at 20C	99.8% at 20C	[97]
  ACC@I2	1 mol·L-1 ZnSO4	0.05% VS	311 mAh·g-1 at 0.2C; 109 mAh·g-1 at 20C	2 200 h at 5 mA·cm-2	40 000 cycles at 20C	100.1% at 20C	[98]
  AC@I2	4 mol·L-1 Zn(OTF)2	5% ClAN	133.1 mAh·g-1 at 50 A·g-1	200 h at 5 mA·cm-2	4 000 cycles at 2 A·g-1	n.d.	[99]
  *n.d.: not described.

  在保护锌负极、抑制枝晶和副反应方面，无机添加剂通过构筑SEI膜或调控Zn²⁺溶剂化结构发挥着不可替代的作用。张宁团队通过在电解液中引入SO₄^2-添加剂，利用初始循环中析氢反应产生的OH^-，与Zn²⁺和SO₄^2-原位反应，生成了一层致密且导离子的水合硫酸锌氢氧化物SEI膜^[100]。该SEI膜能有效隔离锌负极与电解液的直接接触，从而抑制腐蚀、析氢和枝晶生长，将锌||锌对称电池的循环寿命提升至2 000 h以上，库仑效率高达99.8%。与SO₄^2-不同，NaI添加剂中的I^-则可通过重构[Zn(H₂O)₆]²⁺溶剂鞘结构，减少IHP中的水分子，从而促进Zn²⁺的均匀沉积，并抑制析氢等副反应的发生(图 10)^[96]。此外，作为一种两性离子添加剂，NaI添加剂中的阳离子Na⁺则可以吸附于锌负极尖端，通过静电屏蔽效应，抑制锌枝晶的生长。具有更高还原电位的阳离子，如La³⁺、Eu³⁺等^[101-102]，也可以被优先还原并在锌负极表面上均匀成核，抑制锌枝晶的生长。除了NaI，其他两性离子添加剂，譬如左旋肉碱(L-CN)等也可以通过协同调控Zn²⁺溶剂化结构和形成吸附层来改善锌负极性能(图 11)^[103]。L-CN中的季铵阳离子优先吸附在带负电荷的锌负极表面，占据水分子活性位点，抑制析氢等副反应；其阴离子端则可与锌离子形成强相互作用，引导锌离子均匀沉积，抑制枝晶；羟基则通过氢键“捕获”自由水和配位水，降低水活性。

  图 10

  

  图 10.  (a) BE和(b) 0.2-NaI电解液中锌沉积行为的示意图^[96]

  Figure 10.  Schematic diagram for Zn deposition behaviors in (a) BE and (b) 0.2-NaI electrolytes^[96]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  图 11

  

  图 11.  L-CN添加剂在阴极和阳极双侧界面同步调节行为的示意图^[103]

  Figure 11.  Schematic illustration of the requlation behavior of the L-CN additive on the cathode and anode bilateral interface synchronously^[103]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  除了单一的负极调控，许多无机添加剂也可以作为双功能添加剂的同时作用于正负极。例如，与原始Zr(HPO₄)₂·H₂O(α-ZrP)相比，层间距扩大的Zr(HPO₄)₂·H₂O(EI-ZrP，层间距从0.75 nm扩大到1.83 nm)为多碘离子(如I₃^-)提供了丰富的储存空间，并通过材料表面的强极性化学吸附将其牢牢固定，显著减少了活性物质的溶解和流失^[97]。此外，扩展的通道[大于水合Zn²⁺的直径(0.86 nm)]也促进了Zn²⁺的快速传输，降低了离子扩散势垒和电荷转移电阻。蛭石纳米片(VS)悬浮电解质在解决水系锌碘电池中多碘离子穿梭效应和锌负极不稳定问题方面也发挥着重要的作用^[98]。VS表面的硅氧键与多碘离子具有较高的结合能，可有效抑制多碘离子的穿梭。同时，VS层间带有负电荷，能吸附Zn²⁺并作为离子加速器，促进Zn²⁺均匀沉积，抑制枝晶生长(图 12)。此外，VS还可在锌负极表面自组装形成VS界面层，抑制析氢等副反应的发生。除了EI-ZrP和VS，还有许多无机添加剂具有类似的作用，碘化铯(CsI)中的阳离子Cs⁺可在锌负极尖端形成动态静电屏蔽层，引导锌均匀沉积；而阴离子I^-则有助于维持正极碘氧化还原反应的动力学平衡。

  图 12

  

  图 12.  水系锌碘电池在VS电解液中的改性示意图^[98]

  Figure 12.  Schematic diagrams of the modification of aqueous Zn-I₂ battery in VS electrolyte^[98]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  提升电池能量密度的核心在于激活并稳定碘的多电子氧化还原反应。陈嘉嘉团队提出在高浓度混合卤化物电解液中，外源性卤素离子(如Br^-、Cl^-)可作为“氧化还原介质”和“稳定剂”与碘物种形成可溶的多卤化合物中间体(如I₂Br^-和IBr^2-)，从而成功激活I^-/I⁰/I⁺的可逆两电子(按碘原子计)转移^[104]。该研究特别从卤键化学角度阐明，Br^-因其更弥散的4p轨道，比Cl^-能更有效地稳定高活性的碘正离子(I⁺)，抑制其水解，从而在锌碘液流电池中实现了高达75.7 Ah·L^-1的体积容量和显著提升的循环稳定性。除了卤素离子，其他无机添加剂在稳定多电子反应路径上也展现出独特价值。史晓东团队采用氯乙腈(ClCH₂CN)这一无机小分子作为添加剂，提出了“卤键反转”与“分子非同频振动”的协同机制^[99]。氯乙腈作为卤键供体，能精准靶向配位并稳定极易水解的碘正离子(I⁺)，而其与水分子的不同振动频率使其能“无视”水合干扰，快速迁移至反应界面。基于此策略的电池，即使在常规低盐浓度电解液中，也成功实现了高可逆的四电子反应(I^-/I⁰/I⁺)，在50 A·g^-1的极高倍率下仍能输出133.1 mAh·g^-1的容量，展现了卓越的反应动力学。目前，水系锌碘电池无机电解液添加剂的研究正朝着功能精细化、机制协同化和设计理性化的方向深入发展。从硫酸根等对负极界面SEI层的原位构筑，到双功能添加剂对正负极的协同保护，再到卤素离子对多电子反应路径的重构，这些代表性成果清晰地勾勒出通过“电解质工程”攻克水系锌碘电池核心挑战的技术脉络。未来的研究趋势将更加注重对添加剂分子/离子与活性物质间相互作用的原子级理解，并探索更高效率、更低成本、与环境更兼容的新型无机添加剂体系，以最终推动高性能水系锌碘电池从实验室走向大规模实际应用。

  无机添加剂具有成本低、热稳定性好及离子电导率高的优点，可通过静电屏蔽或形成致密界面层，抑制多碘离子穿梭并调控锌沉积，抑制锌枝晶。其不足之处在于：某些离子易与多碘离子发生不可逆沉淀反应，降低碘利用率；过量添加还会加剧析氢、腐蚀等副反应，降低电池循环稳定性。因此，需合理筛选离子种类并优化添加浓度，避免沉淀、腐蚀等对电池长期循环的不利影响。

  4.   总结与展望

  本综述概括了水系锌碘电池的核心问题，并从电解液添加剂的角度系统总结了电解液优化策略。大分子添加剂可以凭借独特的三维网络结构，抑制多碘离子的穿梭效应。无机添加剂可以在锌负极表面形成动态的静电屏蔽层，有利于调节电场分布，进而促进锌离子的均匀沉积。有机添加剂可以通过—O—基团等官能团促进锌离子的去溶剂化过程，并以形成共价键或非共价键(如卤键、氢键等)的方式，实现对锌负极的化学吸附、界面调控或热力学优化等。尽管各类添加剂的使用已使水系锌碘电池展现出显著性能提升，但当前研究仍普遍存在功能相对单一、对复杂体系协同机制认识不足、与实用化场景要求存在差距等局限，未来仍需从多方面进行深入研究。

  4.1   探索新型电解液添加剂

  电解质添加剂的种类和用量差异可能会影响水系锌碘电池的工作机制、储能机理，也可能会给水系锌碘电池带来副作用(如导致电池的内阻增加等)。因此，需根据水系锌碘电池的性能需求来设计开发相应特性的电解液添加剂(多功能、多靶点协同的集成添加剂体系、多电子转移添加剂等)。未来添加剂的设计理念应从解决单一问题转向系统级调控。理想的多功能添加剂应能同时实现：(1) 重构Zn²⁺溶剂化鞘，减少活性水；(2) 在负极诱导形成坚固且高离子电导率的SEI膜；(3) 在正极侧通过化学作用锚定多碘离子；(4) 维持甚至提升电解液的离子传输能力。当前主流I^-/I₂双电子反应的理论容量有限(211 mAh·g^-1)。未来的核心挑战在于，通过设计新型添加剂，安全、可逆地激活并稳定碘的更高价态(如I⁺，甚至IO₃^-)，实现三电子、四电子乃至更多电子的转移。添加剂在此过程中将扮演多重关键角色：(1) 具有强配位能力(如特定卤素离子、含氮杂环化合物)的添加剂，通过与高活性、易水解的I⁺等中间体形成稳定可溶的配合物(如ICl₂^-、IBr₂^-)，防止其歧化分解，保障多电子反应的循环可逆性；(2) 部分添加剂可吸附在正极表面，降低I^-/I⁺等高电位反应的能垒，或作为氧化还原媒介加速多步电子转移进程；(3) 在实现高电压多电子反应的同时，必须匹配能耐受更高电位的界面保护添加剂，以抑制正极氧化性增强带来的电解液分解等问题。

  4.2   深化机理研究以实现添加剂的可控设计与精准筛选

  电解液的设计原理依赖于对碘正极和锌负极界面反应机制和传输行为的深入理解，目前关于电解液成分的优化研究缺乏对反应路径以及添加剂作用本质的认识，难以从理论角度指导设计添加剂。必须借助先进的原位表征技术(如原位紫外吸收光谱、拉曼光谱、X射线吸收光谱、扫描电子显微镜)和多尺度理论计算(分子动力学、第一性原理计算等)，实时揭示添加剂分子在充放电过程中的动态行为、界面吸附构型及其对锌离子脱溶剂化、成核、沉积过程的影响机制，构建添加剂分子结构与关键性能参数(如与I⁺的结合能、在锌面的吸附能、对溶剂化结构的影响)的预测模型，实现添加剂的可控设计与精准筛选。

  4.3   构建与电极、隔膜协同设计的兼容性添加剂

  添加剂的有效性并非孤立存在，其与电极、隔膜的兼容性与协同效应对水系锌碘电池也至关重要。例如，在正极侧，应设计能与富含催化活性位点的正极材料(如单原子催化剂修饰的碳基材料)产生协同作用的添加剂，共同构建“吸附-催化转化”双机制，将多碘离子“锁”在正极并加速其反应动力学过程。同时，开发与多功能隔膜(如具有尺寸筛分效应或表面官能化的隔膜)功能互补的添加剂，形成“添加剂化学封锁+隔膜物理阻隔”的双重防线。这种系统集成的思路，旨在构建一个内部高度自洽、各部件相互强化的电池内部环境，是实现高性能锌碘电池的重要途径。

  4.4   探索电解液添加剂的商业化应用

  目前水系锌碘电池电解液添加剂的研究仍处于实验室阶段，尚未走向商业化应用。虽然已报道的研究结果证明了各种添加剂在水系锌碘电池中优异的性能，但大部分研究仍是基于实验室温和的低要求测试条件(如常温、低电流、低负载等)。要想实现其商业化应用，研究重点应转向评估添加剂在高面积容量(> 5 mAh·cm^-2)碘正极、高深度放电的锌负极、宽温度范围(-20~60 ℃)以及长循环(> 1 000次)等苛刻条件下的性能与衰减机制。同时，需全面考虑添加剂成本、环境友好性与规模化生产的可行性。只有通过建立面向实用化的标准化测试流程，并解决工程化放大过程中的浓度梯度、均匀分散性等问题，实验室的突破才能真正转化为具有市场竞争力的产品。

  
  
• 1. [1]

     WANG S N, YUAN C G, CHANG N N, SONG Y, ZHANG H M, YIN Y B, LI X F. Act in contravention: A non-planar coupled electrode design utilizing tip effect for ultra-high areal capacity, long cycle life zinc-based batteries[J]. Sci. Bull., 2021, 66(9): 889-896 doi: 10.1016/j.scib.2020.12.029

  2. [2]

     HAN M M, CHEN D, LU Q Q, FANG G Z. Aqueous rechargeable Zn-iodine batteries: Issues, strategies and perspectives[J]. Small, 2024, 20(18): 2310293 doi: 10.1002/smll.202310293

  3. [3]

     ZHAO Y L, WANG Y Y, XUE W J, CHENG R Y, ZHENG X, ZHU G C, HU D Y, HUANG H L, HU C G, LIU D. Unveiling the role of cationic pyridine sites in covalent triazine framework for boosting zinc-iodine batteries performance[J]. Adv. Mater., 2024, 36(31): 2403097 doi: 10.1002/adma.202403097

  4. [4]

     YUAN W T, QU X H, WANG Y Y, LI X T, RU X H, JIA D G, ZHAO L D, HOU Y Q, SHEN J X, SHEN Z X, ZHANG N. Polycationic polymer functionalized separator to stabilize aqueous zinc-iodine batteries[J]. Energy Storage Mater., 2025, 76: 104130 doi: 10.1016/j.ensm.2025.104130

  5. [5]

     ZHANG N N, HUANG S, YUAN Z S, ZHU J C, ZHAO Z F, NIU Z Q. Direct self-assembly of MXene on Zn anodes for dendrite-free aqueous zinc-ion batteries[J]. Angew. Chem. ‒Int. Edit., 2021, 60(6): 2861-2865 doi: 10.1002/anie.202012322

  6. [6]

     FU H, HUANG S Y, WANG T, LU J, XIONG P X, YAO K, BYUN J S, LI W W, KIM Y, PARK H S. Synergistic cationic shielding and anionic chemistry of potassium hydrogen phthalate for ultrastable Zn-I₂ full batteries[J]. Adv. Mater., 2025, 37(3): 2411686 doi: 10.1002/adma.202411686

  7. [7]

     JI Y, XIE J P, SHEN Z X, LIU Y, WEN Z R, LUO L, HONG G. Advanced zinc-iodine batteries with ultrahigh capacity and superior rate performance based on reduced graphene oxide and water-in-salt electrolyte[J]. Adv. Funct. Mater., 2023, 33(10): 2210043 doi: 10.1002/adfm.202210043

  8. [8]

     XU H, ZHANG R Y, LUO D R, WANG J Q, HUANG K S, CHI J X, DOU H, ZHANG X G, SUN G Z. Engineering eutectic network for regulating the stability of polyiodides towards high rate and long cycling zinc-iodine batteries[J]. Energy Storage Mater., 2023, 63: 103019 doi: 10.1016/j.ensm.2023.103019

  9. [9]

     LIU L, ZHANG L H, LIU Y Y, ZHANG S L, WANG R, LI F J, LI H B, HAO J N, ZHANG C F, GUO Z P. Enhanced redox kinetics of aqueous I^-/I₂/I⁺ conversion chemistry in hydrated eutectic electrolyte over a wide temperature range[J]. Adv. Energy Mater., 2025, 15(38): 2501460 doi: 10.1002/aenm.202501460

  10. [10]

      HAN M M, DING Y X, LOU J, WANG J, YANG M H, SHAN L T, QIU C, XING Z Y, ZHAO Z W, SHI X D. Tailoring zinc-ion deep eutectic electrolytes through dual regulation of solvation shell volume and solvent polarity[J]. Energy Environ. Sci., 2026, 19(6): 2045-2055 doi: 10.1039/D6EE00073H

  11. [11]

      LI C Y, WANG J L, ZHANG D T, LI M P, CHEN H, YI W H, REN X Y, LIU B, LU X F, LIU M C. In-situ physical/chemical cross-linked hydrogel electrolyte achieving ultra-stable zinc anode-electrolyte interface towards dendrite-free zinc ion battery[J]. J. Energy Chem., 2024, 97: 342-351 doi: 10.1016/j.jechem.2024.05.049

  12. [12]

      XU J K, ZHU Y R, LI J G, CHEN X, ZHAO P F, MAO L, LUO T Z. Triple‑synergistic sulfonated hydrogel electrolyte for ultralong‑ cycling aqueous zinc-iodine batteries[J]. Chem. Eng. J., 2025, 520: 166041 doi: 10.1016/j.cej.2025.166041

  13. [13]

      YANG T Y, SU T T, WANG H L, LI K, REN W F, SUN R C. "Tennis racket" hydrogel electrolytes to synchronously regulate cathode and anode of zinc-iodine batteries[J]. J. Energy Chem., 2025, 102: 454-462 doi: 10.1016/j.jechem.2024.11.004

  14. [14]

      LV Z H, KANG Y H, CHEN G H, YANG J, CHEN M H, LIN P X, WU Q L, ZHANG M H, ZHAO J B, YANG Y. Stable solid-state zinc-iodine batteries enabled by an inorganic ZnPS₃ solid electrolyte with interconnected Zn²⁺ migration channels[J]. Adv. Funct. Mater., 2024, 34(3): 2310476 doi: 10.1002/adfm.202310476

  15. [15]

      LI F L, ZHOU C C, ZHANG J, GAO Y T, NAN Q, LUO J M, XU Z M, ZHAO Z J, RAO P, LI J, KANG Z Y, SHI X D, TIAN X L. Mullite mineral-derived robust solid electrolyte enables polyiodide shuttle-free zinc-iodine batteries[J]. Adv. Mater., 2024, 36(38): 2408213 doi: 10.1002/adma.202408213

  16. [16]

      LIU X Y, SUN L Y, ZHAO Z F, LU Q Q. Solvation structure tuning for advanced aqueous zinc-ion batteries[J]. J. Energy Storage, 2024, 89: 111822 doi: 10.1016/j.est.2024.111822

  17. [17]

      LI Y T, YANG S N, DU H X, LIU Y Q, WU X T, YIN C S, WANG D H, WU X M, HE Z X, WU X W. A stable fluoride-based interphase for a long cycle Zn metal anode in an aqueous zinc ion battery[J]. J. Mater. Chem. A, 2022, 10(27): 14399-14410 doi: 10.1039/D2TA03550B

  18. [18]

      BAI Z C, WANG G L, LIU H M, LOU Y T, WANG N N, LIU H K, DOU S X. Advancements in aqueous zinc-iodine batteries: A review[J]. Chem. Sci., 2024, 15(9): 3071-3092 doi: 10.1039/D3SC06150G

  19. [19]

      CHEN H, LI X, FANG K Q, WANG H Y, NING J Q, HU Y. Aqueous zinc-iodine batteries: From electrochemistry to energy storage mechanism[J]. Adv. Energy Mater., 2023, 13(41): 2302187 doi: 10.1002/aenm.202302187

  20. [20]

      ZHAO M Q, YAO Y L, YANG Z X, YANG Y K, ZHU Y H. Advances and challenges of hydrogel electrolytes for rechargeable zinc-iodine batteries[J]. iScience, 2026, 29(5): 115645 doi: 10.1016/j.isci.2026.115645

  21. [21]

      PAN H L, LI B, MEI D H, NIE Z M, SHAO Y Y, LI G S, LI X H, HAN K S, MUELLER K T, SPRENKLE V, LIU J. Controlling solid-liquid conversion reactions for a highly reversible aqueous zinc- iodine battery[J]. ACS Energy Lett., 2017, 2(12): 2674-2680 doi: 10.1021/acsenergylett.7b00851

  22. [22]

      LIU T T, LEI C J, WANG H J, LI J Y, JIANG P J, HE X, LIANG X. Aqueous electrolyte with weak hydrogen bonds for four-electron zinc-iodine battery operates in a wide temperature range[J]. Adv. Mater., 2024, 36(32): 2405473 doi: 10.1002/adma.202405473

  23. [23]

      YAN Y H, JIAO Y C, WU P Y. Realizing high performance four-electron zinc-iodine batteries with acidic eutectic electrolyte[J]. Angew. Chem. ‒Int. Edit., 2025, 64(46): e202515633 doi: 10.1002/anie.202515633

  24. [24]

      MA W J, LIU T T, XU C, LEI C J, JIANG P J, HE X, LIANG X. A twelve-electron conversion iodine cathode enabled by interhalogen chemistry in aqueous solution[J]. Nat. Commun., 2023, 14(1): 5508 doi: 10.1038/s41467-023-41071-6

  25. [25]

      BI S S, WANG H M, WANG R, NIU Z Q. Two-dimensional materials for aqueous zinc-ion batteries[J]. 2D Mater., 2022, 9(4): 042001 doi: 10.1088/2053-1583/ac7e58

  26. [26]

      WANG Y Y, LV J X, HONG L X, ZHANG J K, CHEN C X, XU A, HUANG M, REN X B, BAI J B, WANG H, LIU X J. Customizing H₂O-poor electric double layer and boosting texture exposure of Zn (101) plane towards super-high areal capacity zinc metal batteries[J]. Angew. Chem. ‒Int. Edit., 2025, 64(2): e202414757 doi: 10.1002/anie.202414757

  27. [27]

      HUANG C Y, MAO J L, LI S Y, ZHANG W D, WANG X Y, SHEN Z Y, ZHANG S C, GUO J Z, XU Y K, LU Y Y, LU J. Amphoteric polymer strategy with buffer-adsorption mechanism for long-life aqueous zinc ion batteries[J]. Adv. Funct. Mater., 2024, 34(26): 2315855 doi: 10.1002/adfm.202315855

  28. [28]

      WAN F, ZHANG L L, DAI X, WANG X Y, NIU Z Q, CHEN J. Aqueous rechargeable zinc/sodium vanadate batteries with enhanced performance from simultaneous insertion of dual carriers[J]. Nat. Commun., 2018, 9: 1656 doi: 10.1038/s41467-018-04060-8

  29. [29]

      TANGTHUAM P, WANNAPAIBOON S, KIDKHUNTHOD P, CHEN J L, CHANG C C, PAO C W, ZIJDEMANS P A, YONEZAWA T, SUTTIPONG M, KHEAWHOM S. Innovative pH-buffering strategies for enhanced cycling stability in zinc-iodine flow batteries[J]. J. Mater. Chem. A, 2024, 12(43): 29513-29525 doi: 10.1039/D4TA06102K

  30. [30]

      ZHENG J X, HUANG Z H, ZENG Y, LIU W Q, WEI B B, QI Z B, WANG Z C, XIA C, LIANG H F. Electrostatic shielding regulation of magnetron sputtered Al-based alloy protective coatings enables highly reversible zinc anodes[J]. Nano Lett., 2022, 22(3): 1017-1023 doi: 10.1021/acs.nanolett.1c03917

  31. [31]

      GRAHAME D C. The electrical double layer and the theory of electrocapillarity[J]. Chem. Rev., 1947, 41(3): 441-501 doi: 10.1021/cr60130a002

  32. [32]

      YANG Y, HUA H M, LV Z H, ZHANG M H, LIU C Y, WEN Z P, XIE H D, HE W D, ZHAO J B, LI C C. Reconstruction of electric double layer for long-life aqueous zinc metal batteries[J]. Adv. Funct. Mater., 2023, 33(10): 2212446 doi: 10.1002/adfm.202212446

  33. [33]

      NAKAMURA M, SATO N, HOSHI N, SAKATA O. Outer helmholtz plane of the electrical double layer formed at the solid electrode- liquid interface[J]. ChemPhysChem, 2011, 12(8): 1430-1434 doi: 10.1002/cphc.201100011

  34. [34]

      ZHONG Y, CHENG Z X, ZHANG H W, LI J B, LIU D D, LIAO Y Q, MENG J T, SHEN Y, HUANG Y H. Monosodium glutamate, an effective electrolyte additive to enhance cycling performance of Zn anode in aqueous battery[J]. Nano Energy, 2022, 98: 107220 doi: 10.1016/j.nanoen.2022.107220

  35. [35]

      CHEN Z X, GAO X L, SHAN L T, FU Q J, XING Z Y, RAO P, KANG Z Y, SHI X D, ZHANG W, TIAN X L. Taming polyiodides: Phenol chemistry for shuttle-free and durable zinc-iodine batteries[J]. Energy Environ. Sci., 2025, 18(19): 8768-8779 doi: 10.1039/D5EE02763B

  36. [36]

      CHU Y Z, ZHANG S, WU S, HU Z L, CUI G L, LUO J Y. In situ built interphase with high interface energy and fast kinetics for high performance Zn metal anodes[J]. Energy Environ. Sci., 2021, 14(6): 3609-3620 doi: 10.1039/D1EE00308A

  37. [37]

      CHEN J J, OU G Y, LIU P F, FAN W J, LI B, HU Z Y, WEN Z P, ZHANG Y F, TANG Y C, LIU X Q, YE M H, LI C C. Pyrrolic-nitrogen chemistry in 1-(2-hydroxyethyl)imidazole electrolyte additives toward a 50 000-cycle-life aqueous zinc-iodine battery[J]. Angew. Chem. ‒Int. Edit., 2025, 64(2): e202414166 doi: 10.1002/anie.202414166

  38. [38]

      WU H, ZHANG S J, VONGSVIVUT J, JARONIEC M, HAO J N, QIAO S Z. Aqueous zinc-iodine batteries with ultra-high loading and advanced performance[J]. Joule, 2025, 9(7): 102000 doi: 10.1016/j.joule.2025.102000

  39. [39]

      MENG Y H, WANG M M, WANG J Z, HUANG X H, ZHOU X, SAJID M, XIE Z H, LUO R H, ZHU Z X, ZHANG Z D. Robust bilayer solid electrolyte interphase for Zn electrode with high utilization and efficiency[J]. Nat. Commun., 2024, 15(1): 8431 doi: 10.1038/s41467-024-52611-z

  40. [40]

      ZHOU C, ZHANG H X, DUAN L J, FARHADI B, LIU C, GUO X J, LI X D, ZHU Y Y, SONG W, YANG D, LIU S Z. Bidirectional interfacial regulation for high performance zinc-iodine batteries[J]. Energy Storage Mater., 2025, 83: 104711 doi: 10.1016/j.ensm.2025.104711

  41. [41]

      XIAO X M, YE X M, WU Z J, WU X, YU J Z, GU L, LIU S. Trace small molecular/nano-colloidal multiscale electrolyte additives enable ultra-long lifespan of zinc metal anodes[J]. Adv. Mater., 2024, 36(38): 2408706 doi: 10.1002/adma.202408706

  42. [42]

      REN H Z, LI S, WANG B, ZHANG Y Y, WANG T, LV Q, ZHANG X Y, WANG L, HAN X, JIN F, BAO C Y, YAN P F, ZHANG N, WANG D L, CHENG T, LIU H K, DOU S X. Molecular-crowding effect mimicking cold-resistant plants to stabilize the zinc anode with wider service temperature range[J]. Adv. Mater., 2023, 35(1): 2208237 doi: 10.1002/adma.202208237

  43. [43]

      CHEN Z, JIANG R H, CHEN Y J, ZHU H P, TANG X W, HUANG X W, XIE Y M, LI J X, ZHANG C X, CHEN L B, WEI W F, ZHOU L J. Zincophilic group-rich aminoglycosides for ultra-long life and high-rate zinc batteries[J]. Energy Storage Mater., 2025, 74: 103913 doi: 10.1016/j.ensm.2024.103913

  44. [44]

      LI H Y, LI S J, HOU R L, RAO Y, GUO S H, CHANG Z, ZHOU H S. Recent advances in zinc-ion dehydration strategies for optimized Zn-metal batteries[J]. Chem. Soc. Rev., 2024, 53(15): 7742-7783 doi: 10.1039/D4CS00343H

  45. [45]

      WANG F F, LIANG W B, LIU X Y, YIN T Y, CHEN Z H, YAN Z J, LI F B, LIU W, LU J, YANG C P, YANG Q H. A bifunctional electrolyte additive features preferential coordination with iodine toward ultralong-life zinc-iodine batteries[J]. Adv. Energy Mater., 2024, 14(21): 2400110 doi: 10.1002/aenm.202400110

  46. [46]

      ZHOU L, ZHANG G Y, GUO J Z, LIU S J, CHANG Y Z, ZHANG Y, LI Y P, ZHU S, HAN G Y. Electrostatic-immobilized polyiodides via bifunctional quaternary ammonium binder for shuttle-free and ultra-stable Zn-I₂ batteries[J]. Adv. Funct. Mater., 2026, 36(12): e13527 doi: 10.1002/adfm.202513527

  47. [47]

      ZHANG S J, HAO J N, WU H, CHEN Q R, YE C, QIAO S Z. Protein interfacial gelation toward shuttle-free and dendrite-free Zn-iodine batteries[J]. Adv. Mater., 2024, 36(35): 2404011 doi: 10.1002/adma.202404011

  48. [48]

      JIANG X W, ZHOU Y N, WANG Y D, TENG J, WANG K, ZHANG J C, LI W F, LIU G S, FU S H, JIA H. Stabilizing zinc-iodine batteries via amyloid fibril-based electrolytes: Ion transport and pH regulation through hierarchical networks[J]. Adv. Funct. Mater., 2025, 35(47): 2508900 doi: 10.1002/adfm.202508900

  49. [49]

      SU T T, REN W F, XU M, LI K, YANG T Y, WANG D D, DOU H Z, SUN R C, CHEN Z W. A reusable biomass electrolyte with dual- interface regulation towards flexible and durable zinc-iodine batteries[J]. Energy Storage Mater., 2025, 78: 104279 doi: 10.1016/j.ensm.2025.104279

  50. [50]

      WU T L, XI M R, HUANG Y D, CHEN X X, DURMUS Y E, ZHANG H, DING J, TEMPEL H, EICHEL R A, TAN Z L. Hydrogen-bond network-mediated solvation engineering enables synchronous optimization of zinc anodes kinetics and iodine cathodes redox[J]. Adv. Funct. Mater., 2025, 35(47): 2507187 doi: 10.1002/adfm.202507187

  51. [51]

      WU C, PAN Y F, JIAO Y C, WU P Y. α-methyl group reinforced amphiphilic poly(ionic liquid) additive for high-performance zinc- iodine batteries[J]. Angew. Chem. -Int. Edit., 2025, 64(21): e202423326 doi: 10.1002/anie.202423326

  52. [52]

      CAI D Q, XU H, XUE T, YANG J L, FAN H J. A synchronous strategy to Zn-iodine battery by polycationic long-chain molecules[J]. Nano‒Micro Lett., 2025, 18(1): 3

  53. [53]

      万宇. 抑制水系锌碘电池里多碘离子穿梭效应的研究[D]. 成都: 成都大学, 2025.WAN Y. Research on suppression strategies for polyiodide ion shuttle effect in aqueous zinc iodine batteries[D]. Chengdu: Chengdu University, 2025.

  54. [54]

      QU X F, TANG Y T, HE X C, ZHOU J S, TANG Z H, FENG W H, LIU J. PEG-water electrolyte for high-performance zinc iodine dual-ion batteries[J]. J. Electrochem., 2023, 29(11): 33-41

  55. [55]

      CHEN Y Y, YIN B W, ZENG Y X, WANG H F, XIE B B, LUAN D Y, HU Y, LOU X W. Ion-dipole-interaction-manipulated bilateral interface chemistry for deep rechargeability and high redox activity of Zn-organic batteries[J]. Chem, 2025, 11(6): 102411 doi: 10.1016/j.chempr.2025.102411

  56. [56]

      卜进硕. 电解液添加剂设计及其在高性能水系锌碘电池中的机理研究[D]. 广州: 广东工业大学, 2025.BU J S. Design of electrolyte additives and their mechanism investigation in high-performance aqueous zinc-iodine batteries[D]. Guangzhou: Guangdong University of Technology, 2025.

  57. [57]

      ZHA C Y, CHEN X Y, GUO W N, LV Y, WU Y L, PAN J, HANG Y, LI J, WANG S, WANG L. Introducing p-band center to promote p/p-π* orbital hybridization for high-performance aqueous zinc-iodine batteries toward flexible wearable devices and seawater electrolyte applications[J]. Adv. Funct. Mater., 2026, 36(8): e16000 doi: 10.1002/adfm.202516000

  58. [58]

      ZHANG J, DOU Q Y, YANG C, ZANG L M, YAN X B. Polyiodide shuttle inhibition in ethylene glycol-added aqueous electrolytes for high energy and long-term cyclability of zinc-iodine batteries[J]. J. Mater. Chem. A, 2023, 11(7): 3632-3639 doi: 10.1039/D2TA09357J

  59. [59]

      WANG R, LIU Y Y, LUO Q Q, XIONG P, XIE X D, ZHOU K, ZHANG W J, ZHANG L, FAN H J, ZHANG C F. Remolding the interface stability for practical aqueous Zn/I₂ batteries via sulfonic acid-rich electrolyte and separator design[J]. Adv. Mater., 2025, 37(16): 2419502 doi: 10.1002/adma.202419502

  60. [60]

      XU S Y, YANG X X, ZHANG P, HUANG S Y, SUN Y Y, MAO L R, PARK H S, YOO P J. Hydrophilicity and zincophilicity coincorporated zwitterionic additives for high-performance zinc metal batteries[J]. ACS Nano, 2025, 19(36): 32943-32955 doi: 10.1021/acsnano.5c12855

  61. [61]

      WANG K X, HE Y T, YUAN R D, CHEN Z Y, GOU Q Z, ZHANG S D, MEI H P, ZHENG Y J, WANG J, LI M. A bioimmune mechanism-inspired targeted elimination mechanism on the anode interface for zinc-iodine batteries[J]. Chem. Sci., 2025, 16(17): 7227-7238 doi: 10.1039/D5SC00040H

  62. [62]

      ZHANG H Q, MA D M, JIAO Z Y, CAI X X, YUAN J, SONG W X. A biocompatible buffer additive enables 50 000-cycle aqueous zinc-iodine battery[J]. Mater. Today Energy, 2025, 52: 101948 doi: 10.1016/j.mtener.2025.101948

  63. [63]

      SELVARAJ B, KIM S, PIAO J J, ALFARUQI M H, SAMBANDAM B, MATHEW V, KIM J. Multifunctional hydroquinone additive for enhanced zinc-iodine hybrid battery capacitors: Suppressing polyiodide shuttle effects and dendrite growth[J]. J. Mater. Chem. A, 2025, 13(36): 30244-30253 doi: 10.1039/D5TA03733F

  64. [64]

      吴欣. 功能性离子液体的设计及在水系锌-碘电池中的性能研究[D]. 北京: 北京化工大学, 2025.WU X. Design of functional ionic liquids and their performance in aqueous zinc-iodine batteries[D]. Beijing: Beijing University of Chemical Technology, 2025.

  65. [65]

      LYU Y Q, YUWONO J A, WANG P T, WANG Y Y, YANG F H, LIU S L, ZHANG S L, WANG B F, DAVEY K, MAO J F, GUO Z P. Organic pH buffer for dendrite-free and shuttle-free Zn-I₂ batteries[J]. Angew. Chem. ‒Int. Edit., 2023, 62(21): e202303011 doi: 10.1002/anie.202303011

  66. [66]

      WANG Y L, CUI Y F, ZHAO M Q, WANG J Z, LIU X Q, ZHU Y H, YANG Y K. Zwitterion-mediated interface chemistry for practical Zn-iodine batteries[J]. Nat. Commun., 2025, 16(1): 5565 doi: 10.1038/s41467-025-60488-9

  67. [67]

      曾思琪. 水系锌-碘电池正极设计及电解液优化的研究[D]. 广州: 广东工业大学, 2025.ZENG S Q. Study on cathode design and electrolyte optimization of aqueous zinc-iodine battery[D]. Guangzhou: Guangdong University of Technology, 2025.

  68. [68]

      CHEN X, FENG D D, JIAO Y C, WU P Y. Dual-electrode synergistic electrolyte enabling highly reversible multi-electron redox in aqueous zinc-iodine batteries[J]. Adv. Mater., 2026, 38(6): e13389 doi: 10.1002/adma.202513389

  69. [69]

      DING H K, LIN Z X, LIN X T, CHEN J C, HUANG X X, YE M H, WEN Z P, TANG Y C, LIU X Q, ZHANG Y F, LI C C. Interrupting the hydroxide enrichment-induced electrode degradation loop for achieving stable aqueous Zn-I₂ batteries[J]. Angew. Chem. ‒Int. Edit., 2025, 64(47): e202513993 doi: 10.1002/anie.202513993

  70. [70]

      YANG J, YAN H, ZHANG Q, LI Y, TANG A. A high-voltage alkaline zinc-iodine flow battery enabled by a dual-functional electrolyte additive strategy[J]. Adv. Funct. Mater., 2025, 35(48): 2509931 doi: 10.1002/adfm.202509931

  71. [71]

      WANG M M, MENG Y H, SAJID M, XIE Z H, TONG P Y, MA Z T, ZHANG K, SHEN D Y, LUO R H, SONG L, WU L H, ZHENG X S, LI X Y, CHEN W. Bidentate coordination structure facilitates high-voltage and high-utilization aqueous Zn-I₂ batteries[J]. Angew. Chem. ‒Int. Edit., 2024, 63(39): e202404784 doi: 10.1002/anie.202404784

  72. [72]

      JIANG P J, DU Q J, LEI C J, XU C, LIU T T, HE X, LIANG X. Stabilized four-electron aqueous zinc-iodine batteries by quaternary ammonium complexation[J]. Chem. Sci., 2024, 15(9): 3357-3364 doi: 10.1039/D3SC06155H

  73. [73]

      LI W, CHEN M F, ZHOU Q Q, MI X X, ZHAO H R, LIU B, CHEN J Z, YAO Y G. Combining inner helmholtz plane adjustment and Gibbs-Thomson effect to enable ultra-high utilization of zinc electrodes and inhibit polyiodide shuttling[J]. Adv. Funct. Mater., 2026, 36(4): e13773 doi: 10.1002/adfm.202513773

  74. [74]

      HUANG X R, ZHAO S S, YANG S N, WANG X W, LIU L L, CHEN S M. Dynamic interhalogen coupling engineered by multifunctional ionic liquid for high-energy aqueous Zn-I₂ batteries[J]. Adv. Funct. Mater., 2026, 36(14): e19437 doi: 10.1002/adfm.202519437

  75. [75]

      LI C, XIN Y L, GAO W, CHEN Y P. Enabling a robust long-life zinc-iodine flow battery by stabilizing the zinc anode in a halide-rich electrolyte[J]. Small, 2025, 21(41): e08359 doi: 10.1002/smll.202508359

  76. [76]

      KANG J M, ZHANG J J, WAN W, ZHAI Z M, LIU G X, GE Y, WANG L Q, WANG C, LU H B. A dynamic cathode interlayer for ultralow self-discharge and high iodide utilization in zinc-iodine batteries[J]. Energy Environ. Sci., 2025, 18(10): 4800-4810 doi: 10.1039/D4EE05584E

  77. [77]

      ZHANG H W, ZHONG Y, LI J B, LIAO Y Q, ZENG J L, SHEN Y, YUAN L X, LI Z, HUANG Y H. Inducing the preferential growth of Zn (002) plane for long cycle aqueous Zn-ion batteries[J]. Adv. Energy Mater., 2023, 13(1): 2203254 doi: 10.1002/aenm.202203254

  78. [78]

      QIN S Q, ZHANG J, XU M, XU P W, ZOU J B, LI J H, LUO D, ZHANG Y G, DOU H Z, CHEN Z W. Formulating self-repairing solid electrolyte interface via dynamic electric double layer for practical zinc ion batteries[J]. Angew. Chem. ‒Int. Edit., 2024, 63(42): e202410422

  79. [79]

      WANG C G, JI X X, LIANG J N, ZHAO S S, ZHANG X X, QU G M, SHAO W F, LI C L, ZHAO G, XU X J, LI H Q. Activating and stabilizing a reversible four electron redox reaction of I^-/I⁺ for aqueous Zn-iodine battery[J]. Angew. Chem. ‒Int. Edit., 2024, 63(25): e202403187 doi: 10.1002/anie.202403187

  80. [80]

      UDOM I E, YAO Y, ZHAO L H. A dual-stabilization strategy for tubular zinc-iodine flow batteries[J]. J. Mater. Chem. A, 2025, 13(37): 31623-31631 doi: 10.1039/D5TA04678E

  81. [81]

      ZHONG W, CHENG H, ZHANG S C, LI L X, TAN C Q, CHEN W, LU Y Y. Cation-driven phase transition and anion-enhanced kinetics for high energy efficiency zinc-interhalide complex batteries[J]. Nat. Commun., 2025, 16(1): 4586 doi: 10.1038/s41467-025-59894-w

  82. [82]

      LI X L, LIU T, LI P, LIANG G J, HUANG Z D, CHEN Z, CHEN A, SU Y F, YANG L J, CAO D Y. Aqueous alkaline zinc-iodine battery with two-electron transfer[J]. ACS Nano, 2025, 19(2): 2900-2908 doi: 10.1021/acsnano.4c16550

  83. [83]

      DENG W J, FENG R F, WANG X L. Superhalide structure and iodide-proof interphase via electrolyte regulation enable ultrastable zinc-iodine batteries[J]. Energy Environ. Sci., 2024, 17(22): 8643-8657 doi: 10.1039/D4EE02192D

  84. [84]

      SHI W C, SONG Z J, ZHANG W W, LIAN S T, HUANG F Z, AN Q Y, LI Q. Identifying iodide-ion regulation of early-stage zinc nucleation and growth for high-rate anode-free zinc metal batteries[J]. Energy Environ. Sci., 2024, 17(19): 7372-7381 doi: 10.1039/D4EE02784A

  85. [85]

      CHANG X, CABOT A. Insights on polyidide shuttling of Zn-I₂ batteries by I₃^-/I^- electrolytes based on the dual-ion battery system[J]. Nanomaterials, 2025, 15(10): 738 doi: 10.3390/nano15100738

  86. [86]

      SHEN T H, LI X Y, WANG H Y, ZHOU A B, LIU M Y, XU M, TAO B J, TIAN W L, ZHAO Y. "Zn-iodine" co-regulation induced by trifunctional Zn²⁺-exchanged electrolyte additives for high-areal-capacity and robust Zn-I₂ batteries[J]. Small, 2025, 21(34): 2507166 doi: 10.1002/smll.202507166

  87. [87]

      HAN W, LI X. Electrode and electrolyte additive synergy effect for improving the capacity and supporting a high voltage plateau of aqueous rechargeable zinc iodine batteries[J]. J. Power Sources, 2023, 580: 233296 doi: 10.1016/j.jpowsour.2023.233296

  88. [88]

      ZOU Y P, LIU T T, DU Q J, LI Y Y, YI H B, ZHOU X, LI Z X, GAO L J, ZHANG L, LIANG X. A four-electron Zn-I₂ aqueous battery enabled by reversible I^-/I₂/I⁺ conversion[J]. Nat. Commun., 2021, 12(1): 170 doi: 10.1038/s41467-020-20331-9

  89. [89]

      NIE R, WU J J, NIE Y Z, GAO A N, YU L H, XI J Y. Anion-type solvation structure enables stable zinc‑iodine flow batteries[J]. J. Energy Storage, 2025, 118: 116260 doi: 10.1016/j.est.2025.116260

  90. [90]

      XU Z J, YANG J Q, SUN P, CHEN Y Y, JI Z X, WANG X S, XU M, LI J L, PAN L K. Iodide-mediated intermediate regulation strategy enables high-capacity and ultra-stable zinc-iodine batteries[J]. Chem. Sci., 2025, 16(29): 13211-13220 doi: 10.1039/D5SC03114A

  91. [91]

      YANG X X, ZHANG Y X, WANG L Q, KANG J M, ZHAI Z M, ZHANG J J, ZHANG L, LU H B. Anode-free Zn-I₂ batteries without fear of Zn loss: Hybrid energy-storage mechanism and dynamic capacity compensation[J]. J. Colloid Interface Sci., 2025, 698: 138010 doi: 10.1016/j.jcis.2025.138010

  92. [92]

      CHEN C J, LI Z W, XU Y H, AN Y F, WU L Y, SUN Y, LIAO H J, ZHENG K J, ZHANG X G. High-energy density aqueous zinc-iodine batteries with ultra-long cycle life enabled by the ZnI₂ additive[J]. ACS Sustain. Chem. Eng., 2021, 9(39): 13268-13276 doi: 10.1021/acssuschemeng.1c04481

  93. [93]

      ZOU J W, WANG G T, LIN S Y, YANG H, MA X X, JI H J, ZHU S, LYU Y M, WANG C, ZHOU Y L, HE Q, WANG Q H, GAO F, ZHANG Z, HAO T Q, WANG Z L, ZHANG Y, LIU X, WU Y T. A biphasic membraneless zinc-iodine battery with high volumetric capacity[J]. Adv. Funct. Mater., 2024, 34(51): 2415607 doi: 10.1002/adfm.202415607

  94. [94]

      KONG X Y, ZHANG J, ZHANG X Y, WANG Z S, WANG D W. Boosting reversible four-electron redox in aqueous Zn-iodine batteries with two halogen ionic additives and a N, F codoped carbon cathode[J]. ACS Appl. Energy Mater., 2025, 8(1): 601-610 doi: 10.1021/acsaem.4c02898

  95. [95]

      YANG J, YAN H, LI Y, TANG A. Reversible two-electron redox conversion enabled by an activated electrode and stabilized inter-halogen electrolyte for high performance zinc-iodine flow batteries[J]. J. Mater. Chem. A, 2025, 13(28): 23059-23072 doi: 10.1039/D5TA03112E

  96. [96]

      YUAN C B, XIAO J, LIU C, ZHAN X W. Elucidating synergistic mechanisms of an anion-cation electrolyte additive for ultra-stable zinc metal anodes[J]. J. Mater. Chem. A, 2024, 12(30): 19060-19068 doi: 10.1039/D4TA03414G

  97. [97]

      WU J W, YANG J L, ZHANG B, FAN H J. Immobilizing polyiodides with expanded Zn²⁺ channels for high-rate practical zinc-iodine battery[J]. Adv. Energy Mater., 2024, 14(3): 2302738 doi: 10.1002/aenm.202302738

  98. [98]

      CHEN G H, KANG Y H, YANG H Y, ZHANG M H, YANG J, LV Z H, WU Q L, LIN P X, YANG Y, ZHAO J B. Toward forty thousand-cycle aqueous zinc-iodine battery: Simultaneously inhibiting polyiodides shuttle and stabilizing zinc anode through a suspension electrolyte[J]. Adv. Funct. Mater., 2023, 33(28): 2300656 doi: 10.1002/adfm.202300656

  99. [99]

      QIU C, CHEN M, PAN Y C, SHI X D, YANG Y T, LI F L, XING Z Y, LI J, ZHAO Z W, SHAN L T, TIAN X L. Unlocking high‑ performance four-electron zinc-iodine batteries through halogen bonding inversion and non-identical-frequency molecular vibrations[J]. Angew. Chem. ‒Int. Edit., 2025, 64(45): e202513747

  100. [100]

       YUAN W T, MA G Q, NIE X Y, WANG Y Y, DI S L, WANG L B, WANG J, SHEN S G, ZHANG N. In‑situ construction of a hydroxide-based solid electrolyte interphase for robust zinc anodes[J]. Chem. Eng. J., 2022, 431: 134076 doi: 10.1016/j.cej.2021.134076

  101. [101]

       ZHANG D D, CAO J, YUE Y L, PAKORNCHOTE T, BOVORNRATANARAKS T, HAN J T, ZHANG X Y, QIN J Q, HUANG Y H. Two birds with one stone: Boosting zinc-ion insertion/extraction kinetics and suppressing vanadium dissolution of V₂O₅ via La³⁺ incorporation enable advanced zinc-ion batteries[J]. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021, 13(32): 38416-38424 doi: 10.1021/acsami.1c11531

  102. [102]

       ZANG Z H, LIU L, YANG L, LUO K L, ZOU C F, CHEN X Y, TAO X Y, LUO Z G, CHANG B B, WANG X Y. Preparation and performance of Eu³⁺-doped BaSnF₄-based solid-state electrolytes for room-temperature fluoride-ion batteries[J]. ACS Sustain. Chem. Eng., 2021, 9(38): 12978-12989 doi: 10.1021/acssuschemeng.1c04523

  103. [103]

       YU H M, CHEN D P, NI X Y, QING P, YAN C S, WEI W F, MA J M, JI X B, CHEN Y J, CHEN L B. Reversible adsorption with oriented arrangement of a zwitterionic additive stabilizes electrodes for ultralong-life Zn-ion batteries[J]. Energy Environ. Sci., 2023, 16(6): 2684-2695 doi: 10.1039/D3EE00982C

  104. [104]

       LIAO X, ZHANG S, CHEN C J, FENG L B, FENG D W, CHEN J J. The halogen bond chemistry in Zn-I redox flow batteries[J]. ACS Energy Lett., 2026, 11(1): 813-821 doi: 10.1021/acsenergylett.5c03547

• 

  图 1  水系锌碘电池面临的尚未解决的科学问题

  Figure 1  Unsolved scientific problems faced by aqueous Zn-I₂ battery

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 2  水系锌碘电池的工作原理图^[21]

  Figure 2  Schematic diagram of electrode reactions in aqueous Zn-I₂ battery^[21]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 3  锌离子溶剂化调节原理^[44]

  Figure 3  Principle of solvation regulation of zinc ions^[44]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 4  (a) SP凝胶在I₂正极和Zn负极中的功能示意图^[47]; (b) 使用ZnSO₄+AFs电解质的水系锌碘电池工作原理图; 电流密度为(c) 5 mA·cm^-2 (5 mAh·cm^-2)和(d) 1 mA·cm^-2 (1 mAh·cm^-2)的锌||锌对称电池循环性能; (e) 电流密度为5 A·g^-1时使用ZnSO₄和ZnSO₄+AFs两种不同电解质电池的循环性能图^[48]

  Figure 4  (a) Schematics for the functions of SP gelation at I₂ cathodes and Zn anodes^[47]; (b) Schematic of the working mechanism of aqueous Zn-I₂ batteries using ZnSO₄+AFs electrolyte; Cycling performance of Zn||Zn symmetric cell at current densities of (c) 5 mA·cm^-2 (5 mAh·cm^-2) and (d) 1 mA·cm^-2 (1 mAh·cm^-2); (e) Cycling performance of the different batteries using ZnSO₄ and ZnSO₄+AFs electrolytes at current densities of 5 A·g^{-1 [48]}

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 5  (a) LE和PVEMA聚合物电解质中锌沉积和多碘离子穿梭行为的示意图^[51]; (b) 阳离子Pah⁺长链分子调控机制示意图^[52]

  Figure 5  (a) Schematic diagrams for the Zn deposition and the polyiodide shuttle behaviors in LE and PVEMA polymer electrolytes^[51]; (b) Schematics of the regulation mechanism by cationic Pah⁺ long-chain molecules^[52]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 6  (a) DXm作用的过程示意图; (b) 在经过DXm处理后的碳集流体对I₂、I^-和I₃^-的吸附能; (c) 计算吸附能时对应的带有电子云分布的计算模型(青色: 电荷耗尽, 黄色: 电荷累计); (d) I₂和(e) I₃^-吸附在碳集流体表面的DOS; (f) GN和I₃^-的分子结构和相应的分子轨道能级及电子排列示意图^[57]

  Figure 6  (a) Schematic diagram of DXm action processes; (b) Adsorption energies of I₂, I^-, and I₃^- on the carbon current collector with DXm treating; (c) Calculation model with electron cloud distribution corresponding to adsorption energy calculation (cyan: charge depletion, yellow: charge accumulation); DOS of (d) I₂, and (e) I₃^- adsorbed on the carbon current collector surfaces; (f) Corresponding schematic diagram of molecular orbital energy levels and electron arrangement of GN and I₃^- molecules^[57]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 7  (a) 在含有和不含BES添加剂的ZnSO₄电解液中EDL层结构示意图^[62]; (b) RSC分子的静电势分布图, 以及I₂、I₅^-、I₃^-和I^-对RSC分子的吸附能和相应的吸附模型; (c) 不同电解质驱动下碘连续还原反应的吉布斯自由能^[35]

  Figure 7  (a) Schematic diagram of the EDL layer structure in ZnSO₄ electrolyte with and without BES additive^[62]; (b) Electrostatic potential distribution map of the RSC molecule, as well as the adsorption energies of I₂, I₅^-, I₃^-, and I^- on the RSC molecule, and the corresponding adsorption models; (c) Gibbs free energy values for the consecutive iodine reduction reaction driven by different electrolytes^[35]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 8  (a、b) HEI添加剂对锌负极的作用示意图^[37]; (c) BM添加剂在锌负极界面反应的示意图^[66]

  Figure 8  (a, b) Schematic diagram of the effect of HEI additive on the zinc anode^[37]; (c) Schematic diagram of the reaction of BM additive at the interface of zinc anode^[66]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 9  (a) TAH添加剂实现高电压水系锌碘电池的机制示意图^[71]; (b) 用于提高界面稳定性的EDL和SEI设计示意图^[78]; (c) GS添加剂作用机理示意图^[75]; (d) TMAI在2个电极上的双重功效示意图^[76]

  Figure 9  (a) Schematic diagram of the mechanism of electrolyte additive TAH to achieve high-voltage aqueous Zn-I₂ battery^[71]; (b) Schematic diagram of EDL and SEI designs for enhancing interface stability^[78]; (c) Schematic diagram of the action mechanism of GS additive^[75]; (d) Schematic of the dual efficacy of TMAI on both electrodes^[76]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 10  (a) BE和(b) 0.2-NaI电解液中锌沉积行为的示意图^[96]

  Figure 10  Schematic diagram for Zn deposition behaviors in (a) BE and (b) 0.2-NaI electrolytes^[96]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 11  L-CN添加剂在阴极和阳极双侧界面同步调节行为的示意图^[103]

  Figure 11  Schematic illustration of the requlation behavior of the L-CN additive on the cathode and anode bilateral interface synchronously^[103]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 12  水系锌碘电池在VS电解液中的改性示意图^[98]

  Figure 12  Schematic diagrams of the modification of aqueous Zn-I₂ battery in VS electrolyte^[98]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  表 1  水系锌碘电池电解液中大分子添加剂的性能比较

  Table 1.  Performance comparison of macromolecular additives in aqueous Zn-I₂ battery electrolyte

  Type	Cathode	Electrolyte	Additive	Specific capacity	Cycle performance		Capacity retention	Ref.
  					Zn||Zn	Zn||I2
  Protein	KB@I2	2 mol·L-1 ZnCl2	1% SP	215 mAh·g-1 at 1C; 197 mAh·g-1 at 10C; 170 mAh·g-1 at 50C	> 1 200 h at 5 mA·cm-2	1 000 cycles at 1C 6 000 cycles at 10C	95% at 1C; 91.1% at 10C	[47]
  	CNF@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	1% AFs	283.5 mAh·g-1 at 0.5 A·g-1; 250 mAh·g-1 at 1 A·g-1; 175.8 mAh·g-1 at 5 A·g-1	2 500 h at 1 mA·cm-2; 500 h at 5 mA·cm-2	1 000 cycles at 1 A·g-1; 30 000 cycles at 5 A·g-1	98.83% at 5 A·g-1	[48]
  	I2	2 mol·L-1 ZnSO4	APHE	200 mAh·g-1 at 0.1 A·g-1	1 500 h at 100 mA·cm-2	4 000 cycles at 1 A·g-1	61.4% at 10 A·g-1	[49]
  	I2	1 mol·L-1 ZnSO4	5 mg·mL-1 FSP	185.2 mAh·g-1 at 0.25 A·g-1	> 4 200 h at 0.5 mA·cm-2	4 000 cycles at 2 A·g-1	n.d.*	[50]
  Polymer	PAC@I2	2 mol·L-1 Zn(OTf)2	4% PVEMA	196 mAh·g-1 at 0.2 A·g-1; 128 mAh·g-1 at 2 A·g-1	> 400 h at 20 mA·cm-2; > 2 900 h at 1 mA·cm-2	2 000 cycles at 2 A·g-1	86% at 2 A·g-1	[51]
  	AC@ZnI2	2 mol·L-1 ZnSO4	2% Pah+	240 mAh·g-1 at 0.2C; 185 mAh·g-1 at 10C	> 600 h at 5 mA·cm-2; > 2 500 h at 1 mA·cm-2	1 000 cycles at 1C	93% at 10C	[52]
  	AC@I2	1 mol·L-1 Zn(Ac)2	2.5% PVA	175 mAh·g-1 at 1 A·g-1; 163 mAh·g-1 at 2 A·g-1	> 400 h at 1 mA·cm-2	1 600 cycles at 1 A·g-1; 2 600 cycles at 2 A·g-1	88% at 0.2 A·g-1	[53]
  	I2	1 mol·L-1 Zn(OTF)2+ 1 mol·L-1 KI	25% PEG400	1.62 mAh·cm-2 at 1 mA·cm-2; 1.1 mAh·cm-2 at 7 mA·cm-2	n.d.	1 200 cycles at 7 mA·cm-2	58.33% at 7 mA·cm-2	[54]
  *n.d.: not described.

  下载: 导出CSV

  表 2  水系锌碘电池电解液有机添加剂电化学性能的对比

  Table 2.  Comparison of electrochemical properties of organic additives in aqueous Zn-I₂ battery electrolyte

  Type	Cathode	Electrolyte	Additive	Specific capacity	Cycle performance		Capacity retention	Ref.
  					Zn||Zn	Zn||I2
  Alcohols/acids/phenols	AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	12 mmol·L-1 RSC	143.9 mAh·g-1 at 0.3 A·g-1	500 h at 0.1 mA·cm-2	10 000 cycles at 1 A·g-1; 17 000 cycles at 5 A·g-1	85.8% at 1 A·g-1; 90.1% at 5 A·g-1	[35]
  	I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.5 mol·L-1 BHEG	2.99 mAh·cm-2 at 2 A·g-1	4 500 h at 1 mA·cm-2	2 000 cycles at 2 A·g-1	46.8% at 2 A·g-1	[56]
  			2.0 mol·L-1 MCPD	137.3 mAh·cm-2 at 1 A·g-1	1 200 h at 1 mA·cm-2	8 000 cycles at 1 A·g-1	n.d.*
  	I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.466 mol·L-1 DXm	167 mAh·g-1 at 2 A·g-1; 127 mAh·g-1 at 5 A·g-1	> 500 h at 2 mA·cm-2	6 000 cycles at 2 A·g-1; 10 000 cycles at 5 A·g-1	84% at 5 A·g-1	[57]
  	HOPG	0.2 mol·L-1 ZnI2 H2O+ 2 mol·L-1 ZnSO4	20% EG	388.8 mAh·cm-3 at 1 A·g-1	n.d.	600 cycles at 2 A·g-1; 15 000 cycles at 5 A·g-1	97.6% at 5 A·g-1	[58]
  	I2	2 mol·L-1 Zn(OTF)2	0.05 mol·L-1 LAS	155 mAh·g-1 at 10C	> 3 200 h at 4 mA·cm-2	> 20 000 cycles at 2C	92% at 2C	[59]
  	AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	100 mmol·L-1 BES	n.d.	> 3 300 h at 1 mA·cm-2; > 450 h at 5 mA·cm-2	30 000 cycles at 10 A·g-1	n.d.	[60]
  	AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.01 mol·L-1 C2H8ClNS	n.d.	> 2 000 h at 1 mA·cm-2; 2 600 h at 1 mA·cm-2	8 000 cycles at 2 A·g-1	95% at 2 A·g-1	[61]
  	AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	200 mmol·L-1 BES	177 mAh·g-1 at 5 A·g-1	4 300 h at 1 mA·cm-2	50 000 cycles at 5 A·g-1	83.14 at 0.1 A·g-1	[62]
  	CAC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4+ 0.1 mol·L-1 KI	0.1 mol·L-1 HQ	243 mAh·g-1 at 0.5 A·g-1	1 358 h at 1 mA·cm-2	5 000 cycles at 10 A·g-1	99% at 10 A·g-1	[63]
  Imidazoles	CF@ PANI@ ZnI2	1 mol·L-1 ZnSO4	0.5 mol·L-1 [BMIM]Cl and [EMIM]Cl	0.71 mAh·cm-2 at 20 mA·cm-2	200 h at 1 mA·cm-2	1 000 cycles at 20 mA·cm-2	79.4% at 20 mA·cm-2	[64]
  			0.5 mol·L-1 [BMIM]I and [EMIM]I	0.65 mAh·cm-2 at 20 mA·cm-2	4 500 h at 1 mA·cm-2	1 000 cycles at 20 mA·cm-2	72.2% at 20 mA·cm-2
  	I2	2 mol·L-1 ZnSO4	68 mg imidazole	164.1 mAh·g-1 at 0.2 A·g-1	> 4 000 h at 1 mA·cm-2	25 000 cycles at 10 A·g-1	n.d.	[65]
  	I2@KB@ CP CC	2 mol·L-1 ZnSO4	1 mol·L-1 BM	205.4 mAh·g-1 at 20 A·g-1	2 000 h at 4 mA·cm-2	50 000 cycles at 10.0 A·g-1	91.9% at 10 A·g-1	[66]
  Organic salts	AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.2 mol·L-1 BDL	229.83 mAh·g-1 at 1C	4 000 h at 2 mA·cm-2; 1 400 h at 5 mA·cm-2	n.d.	98.01% at 1C	[67]
  				198.96 mAh·g-1 at 5C		> 1 100 cycles at 5C	n.d.
  				200.56 mAh·g-1 at 10C		26 000 cycles at 10C	97.83% at 10C
  	I2	2 mol·L-1 ZnSO4	25% [PeMIM]+B-	557 mAh·g-1 at 0.5 A·g-1; 200 mAh·g-1 at 8 A·g-1	> 3 000 h at 1 mA·cm-2	500 cycles at 0.5 A·g-1; 60 000 cycles at 8 A·g-1	n.d.	[68]
  	AC@I2	3 mol·L-1 Zn(OTF)2	0.002 5 mol·L-1 ABQ2S-Na	265 mAh·g-1 at 0.2 A·g-1; 140 mAh·g-1 at 5 A·g-1	> 65 00 h at 1 mA·cm-2	5 000 cycles at 5 A·g-1	n.d.	[40]
  	I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.05 mol·L-1 TES-Na	165.07 mAh·g-1 at 1 A·g-1	1 700 h at 10 mA·cm-2	9 000 cycles at 5 A·g-1	84.6% at 5 A·g-1	[69]
  	I2	2 mol·L-1 ZnSO4	15 mmol·L-1 Zn-PCA	183.4 mAh·g-1 at 10 A·g-1	> 1 000 h at 20 mA·cm-2	> 30 000 cycles at 10 A·g-1	87% at 10 A·g-1	[45]
  	I2	0.1 mol·L-1 Zn(OH)42-	0.4 mol·L-1 PST	n.d.	> 180 h at 100 mA·cm-2	200 cycles at 120 mA·cm-2	EE 71.5% at 140 mA·cm-2	[70]
  	AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.5 mol·L-1 TAH	450 mAh·g-1 at 2 A·g-1	100 h at 57 mA·cm-2	5 000 cycles at 2 A·g-1	93% at 2 A·g-1	[71]
  	AC@I2	3 mol·L-1 ZnSO4	0.1 mol·L-1 Pr4NCl	442 mAh·g-1 at 1C; 252 mAh·g-1 at 30C	n.d.	> 1 100 cycles at 5C; > 5 000 cycles@10C	74% at 5C	[72]
  	AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	2%AEC	224.5 mAh·g-1 at 0.2 A·g-1	4 000 h at 1 mA·cm-2; 400 h at 10 mA·cm-2	16 000 cycles at 2 A·g-1	91.1% at 2 A·g-1	[73]
  	AC@I2	1 mol·L-1 ZnSO4	0.2 mol·L-1 BmimBr	511 mAh·g-1 at 1 A·g-1	> 2 400 h at 1 mA·cm-2	30 000 cycles at 10 A·g-1	90.22% at 10 A·g-1	[74]
  	I2	1 mol·L-1 ZnBr2+ 2 mol·L-1 KI	0.05 mol·L-1 GS	n.d.	600 h at 40 mA·cm-2	> 500 cycles at 40 mA·cm-2	EE 81.9% at 40 mA·cm-2	[75]
  	PC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.1 mol·L-1 TMAI	196.9 mAh·g-1 at 0.5 A·g-1	4 200 h at 1 mA·cm-2	36 000 cycles at 5 A·g-1	99.9% at 5 A·g-1	[76]
  *n.d.: not described.

  下载: 导出CSV

  表 3  水系锌碘电池电解液无机添加剂电化学性能对比

  Table 3.  Comparative electrochemical performance of inorganic additives in aqueous Zn-I₂ battery electrolyte

  Cathode	Electrolyte	Additive	Specific capacity	Cycle performance		Others	Ref.
  				Zn||Zn	Zn||I2
  HAC@I2	0.1 mol·L-1 H2SO4	0.1 mol·L-1 KBr	1 140 mAh·g-1 at 1 A·g-1; 950 mAh·g-1 at 2 Ah·g-1	800 h at 2 mA·cm-2	> 150 cycles at 2 A·g-1	n.d.*	[24]
  Ni-Fe-ILDH	1 mol·L-1 ZnSO4	0.2 mol·L-1 ZnBr2	350 mAh·g-1 at 1 A·g-1; 240 mAh·g-1 at 10 A·g-1	n.d.	10 000 cycles at 1 A·g-1	94.6% at 1 A·g-1	[79]
  I2	2 mol·L-1 ZnI2	2 mol·L-1 NH4Br	340 mAh·cm-2 at 36 mA·cm-2	n.d.	350 cycles at 10 mA·cm-2	AEE: 78% at 10 mA·cm-2	[80]
  AC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4+ 0.4 mol·L-1 KI	0.2 mol·L-1 TMAX	155.0 mAh·g-1 at 0.2 A·g-1	1 400 h at 4 mA·cm-2	1 000 cycles at 0.2 A·g-1	EE: 95.2% at 0.2 A·g-1, Capacity fading: 0.1‰ at 1 A·g-1	[81]
  					10 000 cycles at 1 A·g-1
  TBAI3	6 mol·L-1 KOH+ 0.3 mol·L-1 ZnAC	Saturated KCl	385 mAh·g-1 at 0.5 A·g-1	n.d.	350 cycles at 1 A·g-1	71% at 3 A·g-1	[82]
  AC@I2	1 mol·L-1 Zn(OTF)2	0.5 mol·L-1 TI	127 mAh·g-1 at 5 A·g-1; 115 mAh·g-1 at 10 A·g-1	> 1 000 h at 1 mA·cm-2	45 000 cycles at 5 A·g-1; 20 000 cycles at 10 A·g-1	86% at 5 A·g-1; 95% at 1 A·g-1	[83]
  I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.5 mol·L-1 LiI	140.3 mAh·g-1 at 10 mA·cm-2	400 h at 50 mA·cm-2	1 000 cycles at 10 mA·cm-2	92.8% at 10 mA·cm-2	[84]
  			115.2 mAh·g-1 at 50 mA·cm-2		10 000 cycles at 50 mA·cm-2	88.2% at 50 mA·cm-2
  I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.1 mol·L-1 ZnI2+ 0.1 mol·L-1 I2	0.24 mAh·cm-2 at 1 A·cm-2; 0.20 mAh·cm-2 at 20 A·cm-2	n.d.	n.d.	n.d.	[85]
  PANI@I2	1 mol·L-1 ZnSO4	0.1% ZVN	1.05 mAh·cm-2 at 15 mA·cm-2	1 800 cycles at 5 mA·cm-2	18 000 cycles at 15 mA·cm-2	n.d.	[86]
  APCC@I2	5.9 mol·L-1 ZnCl2	0.2 mol·L-1 KI	1 118.6 mAh·g-1 at 60 mA·g-1; 523.69 mAh·g-1 at 500 mA·g-1	n.d.	600 cycles at 500 mA·g-1	n.d.	[87]
  PAC@I2	19 mol·L-1 ZnCl2	19 mol·L-1 LiCl+8 mol·L-1 ACN	609 mAh·g-1 at 200 mA·g-1; 589 mAh·g-1 at 400 mA·g-1; 419 mAh·g-1 at 2 000 mA·g-1	n.d.	6 000 cycles at 2 000 mA·g-1	85.4% at 800 mA· g-1; Capacity fading: 0.003%/ cycles at 2 000 mA·g-1	[88]
  GF	1 mol·L-1 ZnCl2	2 mol·L-1 KCl	20 mAh·cm-2 at 40 mA·cm-2	n.d.	300 h at 40 mA·cm-2	EE > 83% at 40 mA·cm-2	[89]
  PAC@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.1 mol·L-1 ZnI2	250.2 mAh·g-1 at 0.2 A·g-1; 199.5 mAh·g-1 at 1.0 A·g-1	3 000 h at 1 mAh·cm-2	10 000 cycles at 1 A·g-1	85% at 1.0 A·g-1	[90]
  G PVP@ZnI2	2 mol·L-1 ZnSO4	25 mmol·L-1 ZnI2	120 mAh·g-1 at 0.2 A·g-1; 154.7 mAh·g-1 at 1 A·g-1	1 500 cycles at 2 mA·cm-2	3 000 cycles at 1 A·g-1	100% at 1 A·g-1	[91]
  ZC@mK2CO3@ I2	2 mol·L-1 Zn(CF3SO3)2	0.1 mol·L-1 ZnI2	360.6 mAh·g-1 at 0.5C	n.d.	35 000 cycles at 0.5C	98.4% at 0.5C	[92]
  CP	2 mol·L-1 KCl	1 mol·L-1 ZnI2	n.d.	n.d.	100 cycles (2 300 h) at 3.33 mA·cm-2	EE > 60% at 90%SOC	[93]
  NF@PC	2 mol·L-1 ZnSO4	0.1 mol·L-1 ZnI2+ 0.1 mol·L-1 ZnBr2	440.3 mAh·g-1 at 1 A·g-1	n.d.	8 000 cycles at 5 A·g-1	89.6% at 5 A·g-1	[94]
  I2	2.6 mol·L-1 KI	0.75 mol·L-1 MgCl2	110.56 Ah·L-1 at 100 mA·cm-2	n.d.	239 cycles at 100 mA·cm-2	AEE: 72.9% at 100 mA·cm-2; Capacity fading: 0.02% at 100 mA· cm-2	[95]
  PANI@CC	2 mol·L-1 ZnSO4	0.2 mol·L-1 NaI	1.24 mAh·cm-2 at 1 mA·cm2	8 632 h at 1 mA·cm-2	> 800 cycles at 1 mA·cm-2	67.3% at 1 mA·cm2	[96]
  EI-ZrP@I2	2 mol·L-1 ZnSO4	0.5 g EI-ZrP	205 mAh·g-1 at 1C	n.d.	10 000 cycles at 20C	99.8% at 20C	[97]
  ACC@I2	1 mol·L-1 ZnSO4	0.05% VS	311 mAh·g-1 at 0.2C; 109 mAh·g-1 at 20C	2 200 h at 5 mA·cm-2	40 000 cycles at 20C	100.1% at 20C	[98]
  AC@I2	4 mol·L-1 Zn(OTF)2	5% ClAN	133.1 mAh·g-1 at 50 A·g-1	200 h at 5 mA·cm-2	4 000 cycles at 2 A·g-1	n.d.	[99]
  *n.d.: not described.

  下载: 导出CSV
•