近日，狂人小说 舒杰教授团队联合武汉理工大学苏宝连院士团队在国际顶级学术期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表了题为《Ion Bridging Enables Dual-Interface Engineering for High Capacity and Long Cycling Aqueous Zinc-Sulfur Battery》的研究论文（DOI: 10.1002/anie.9631813）。绍兴大学为第一完成单位和第一通讯单位，舒杰教授为通讯作者。

在众多新型储能技术中，水系锌硫电池凭借锌负极资源丰富、安全性高以及硫正极高理论容量（1675 mAh g^-1）、低成本和环境友好等优势，被认为是面向大规模储能应用的重要候选体系。然而，传统水系锌硫电池的发展仍受到多重瓶颈限制：一方面，硫材料本征导电性极低，且ZnS与S之间的固-固转化过程动力学缓慢，导致硫正极反应活性不足；另一方面，充电过程中ZnS不可逆副反应易生成硫酸盐副产物，引起活性物质损失和容量衰减。同时，锌负极侧存在Zn²⁺沉积不均匀、水诱导副反应以及析氢反应等问题，进一步加剧了枝晶生长和循环失效。近年来，氧化还原介质（redox mediator）的引入为加速ZnS/S转化提供了新的思路，例如碘离子基RM能够通过与ZnS相互作用弱化Zn-S键，促进硫物种氧化还原过程。此外，具有强配位能力的有机功能型添加剂或共溶剂能够重构Zn²⁺溶剂化结构、调节电极界面电荷分布并改善锌沉积行为。然而，二者通常作为独立调控策略使用，其协同作用机制尚未得到充分认识。因此，构建兼具电荷转移调控和离子传输优化功能的新型电解液体系，是实现高性能水系锌硫电池的重要方向。

针对上述问题，研究团队设计了一种以四甲基脲（TMU）和碘化钾（KI）为添加剂的功能化水系电解液，通过TMU与碘物种的协同调控构建了一种电解液衍生、界面限制、动态可重构的Zn²⁺传输路径，并将其定义为“离子桥”。其中，TMU中的羰基氧具有较强的Lewis碱性，能够与Zn²⁺发生配位相互作用，部分重构Zn²⁺溶剂化结构，形成稳定的[Zn(H₂O)₅(TMU)]²⁺结构，同时削弱原有氢键网络，为Zn²⁺高效迁移提供分子基础。在硫正极界面，TMU衍生配位结构可通过动态Zn²⁺配位参与界面反应，而I₃^-/I^-氧化还原介质则进一步促进ZnS转化过程中的电子转移。二者协同耦合，实现了Zn²⁺传输与电荷转移过程的同步优化，加速硫物种转化并提升ZnS/S反应可逆性。同时，在锌负极侧，TMU/KI共同调控界面环境，促进均匀Zn沉积/剥离，抑制析氢反应和枝晶生长，从而提升负极稳定性。得益于这一独特的“离子桥”协同调控机制，构建的水系锌硫电池实现了正负极界面双优化，在0.1 A g^-1电流密度下获得了高达1522 mAh g^-1的质量比容量，并在5 A g^-1条件下循环1000次后仍维持71.2%的高容量保持率，显著优于传统电解液体系。该研究为通过电解液分子工程实现水系硫基电池中离子传输与氧化还原反应协同调控提供了新策略，并为构建高性能、长寿命下一代储能体系提供了重要理论依据。

文章链接： //doi.org/10.1002/anie.9631813

作者简介：

舒杰，物理学博士，教授，博士生导师，英国皇家化学会会士，斯坦福大学全球前2%顶尖科学家，浙江省优秀教师，浙江省三育人先进个人。现任Current Science, Engineering and Technology主编，Frontiers in Energy Research副主编，Asian Journal of Physical and Chemical Sciences学术编辑，Acta Physico-Chimica Sinica编委，曾任Current Chinese Science执行主编和230余家国际期刊的审稿人，获省部级自然科学奖二等奖1项、授权国家发明专利80余项，出版学术专著2部、教材1部，在PNAS等期刊发表论文460余篇，其中入职绍兴大学以来（2026.01-至今）以通讯作者在Science Advances、Matter、Advanced Materials（×2）、Angewandte Chemie International Edition（×2）、Materials Science and Engineering R、National Science Review（×2）、Coordination Chemistry Reviews等顶级期刊发表论文10篇。