可充电水系锌基电池（AZIBs）凭借高安全性、低成本及锌金属负极的高理论比容量等优势，被视为下一代储能器件的有力竞争者。然而，锌负极面临着枝晶生长、析氢反应（HER）和表面腐蚀三大难题，严重制约了其循环寿命与商业化进程。
best365中国官方网站环境与化学工程学院谢高艺老师、纺织科学与工程学院张扬帆老师联合湖南大学吴英鹏老师设计制备了一种新型两性聚丙烯酰胺（AmPAM）基电纺隔膜，在AmPAM分子链上精准引入适量磺酸根（-SO₃⁻）和季铵根（-N⁺(CH₃)₃），使隔膜内部形成连续的“两性离子迁移通道”——带正电的季铵基团与带负电的磺酸基团通过静电作用，引导Zn²⁺和SO₄²⁻分别沿分子链快速迁移，显著降低了Zn²⁺浓度梯度，实现了锌离子通量的高度均匀化。与此同时，酰胺基团与水分子的氢键作用，以及磺酸根对Zn²⁺的静电吸引力产生协同效应，促进水合锌离子（[Zn(H₂O)₆]²⁺）快速脱溶，大大降低了水分子与锌金属的反应活性，从而显著抑制了析氢和腐蚀副反应。采用AmPAM隔膜的Zn||Zn对称电池在1 mA cm⁻² / 1 mAh cm⁻²下实现仅约5.0 mV的创纪录低极化电压，并稳定循环超过3000小时。同时，腐蚀电流密度降至0.15 mA cm⁻²，析氢电流密度低至可忽略的-0.0002 mA cm⁻²。
该工作为开发高性能、高安全性的水系锌基电池提供了全新的隔膜设计思路，并揭示了隔膜分子结构与离子传输、界面化学之间的内在联系，对推动锌基电池的实用化具有重要意义。相关成果以“Molecular engineering of separator enables zwitterion migration channels for corrosion-resistant, HER-inhibiting and dendrite-free zinc metal anode” 为题发表于Chemical Engineering Journal期刊。
