水系锌离子电池（ZIBs）以其安全性高、环境友好和成本低廉而备受关注。其中，水系锌碘电池（Zn–I₂）因碘资源丰富、反应可逆性好，被认为是极具潜力的储能体系。然而，传统的双电子反应（I^–/I⁰）仅提供211 mA h^-1的理论比容量，限制了能量密度。引入I⁰/I⁺过程的四电子转化机制可显著提升容量与电压，是实现高能量储存的关键途径。尽管高浓度卤化物有助于促进I⁰/I⁺反应，但仍存在锌负极腐蚀、I⁺水解及动力学受限等问题。近期研究表明，质子可改善碘氧化还原动力学并抑制副反应，但过量游离质子又加剧负极腐蚀。因此，构建兼具离子调控与界面保护功能的电解质，以平衡碘转化与负极稳定性，成为实现高性能四电子Zn–I₂电池的关键。

近期，化学与化工学院武培怡/焦玉聪团队提出了基于酸性深共晶电解质（ZPDES）的电解液调控新策略。研究中通过混合高浓度氯化锌和磷酸形成深共晶电解质（图1）。

 图1.结构和相互作用表征

ZPDES显著拓宽了电化学稳定窗口，并展现出优异的抗腐蚀性能。该电解质能够有效抑制副产物生成，促进Zn（002）晶面的择优取向生长，从而提升锌负极的界面平整度与循环稳定性。理论计算结果进一步验证了质子调控在晶面取向形成中的关键作用 （图2）。

图2.腐蚀抑制性能

ZPDES体系中实现了可逆的四电子反应。该体系能够加速I₂的氧化还原动力学，显著降低I⁰/I⁺转化能垒，同时抑制I_3-生成与I⁺水解，从而促进多电子转化并提升反应可逆性（图3）。

图3.质子增强氧化还原机理研究

ZPDES体系表现出更低的极化电压和更高的比容量，体现出优异的氧化还原动力学。该体系有效降低了氧化还原能垒并加快了Zn²⁺的扩散速率，同时显著减小电荷转移电阻，展现出高效的离子传输与电极反应特性（图4）。

图4.四电子Zn–I₂电池的氧化还原动力学表征

得益于ZPDES优异的抗腐蚀特性及其促进氧化还原反应的能力，基于该电解质构建的Zn–I₂全电池展现出出色的循环稳定性。在不同电流密度下均具有高比容量和容量保持率，进一步证明了ZPDES在实际应用中的潜在优势（图5）。

图5.电池性能评估

化学与化工学院硕士生阎语欢为本论文的第一作者，通讯作者为焦玉聪研究员和武培怡教授。相关成果近期以“酸性深共晶电解质实现高性能四电子锌碘电池（Realizing High-Performance Four-Electron Zinc–Iodine Batteries with Acidic Eutectic Electrolyte）”为题发表在《德国应化》（Angew.Chem.Int.Ed.）上。该工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金以及上海市自然科学基金的等资助。