可充电水系锌离子电池（AZIBs）是一个有吸引力的大规模可再生能源存储平台，它利用了锌阳极的高理论容量（820 mA h g?1和5855 mA h cm?3）、低氧化还原电位（?0.76 V vs. SHE），以及锌资源的丰富性和成本效益[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]。尽管具有这些优点，但由于锌金属阳极的固有局限性，包括不可控的枝晶生长、氢气释放反应（HER）、腐蚀以及在反复镀层/剥离过程中的钝化[9], [10], [11], [12], [13]，AZIBs的实际应用仍然受到阻碍。这些问题严重影响了AZIBs的长期循环稳定性和库仑效率（CE），强调了需要进行有针对性的界面工程以实现可靠的性能[9], [4]。
这些挑战的核心在于电极/电解质界面的复杂电化学性质，该界面由双电层（EDL）和新兴的固体电解质界面（SEI）控制[4], [10], [15], [16], [17]。EDL由一个紧凑层组成，包括内亥姆霍兹层（IHP）和外亥姆霍兹层（OHP），以及一个扩散层，它决定了电极附近的离子溶剂化和传输动力学[18], [19]。在传统的ZnSO4水溶液中，IHP主要由水偶极子和SO42?阴离子占据，这些离子在空间上排除了庞大的[Zn(H2O)6]2+溶剂化壳层，使其无法到达OHP[18], [20]。富含水的IHP通过消耗活性水来促进持续的HER反应，而产生的氢氧根离子（OH?）与SO42?反应生成绝缘副产物，如碱性硫酸锌（Zn4SO4(OH)6·xH2O）。这种不均匀性破坏了界面电场，加剧了Zn2+的非均匀沉积和枝晶的形成[10], [20], [21]。同时，新形成的SEI的组成由IHP上的竞争性吸附过程决定，往往富含无机物且不稳定[4], [15]。这种脆弱的SEI容易开裂和发生副反应，进一步降低了锌镀层/剥离的可逆性。
为了解决这些耦合的界面现象，同时调节EDL结构和SEI化学性质对于实现可逆的锌镀层/剥离至关重要。最近的强化锌阳极界面的策略包括电解质添加剂[22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30]、隔膜工程[31], [32], [33], [34]以及人工SEI层[35], [36], [37], [38]。其中，电解质添加剂因其简单性、可扩展性和有效性而脱颖而出。然而，大多数报道的添加剂仅专注于促进EDL的溶剂化或单独稳定SEI，忽略了这两层之间的强相互依赖性。鉴于EDL环境直接影响SEI的形成，采用一种能够同时调节两层的功能性添加剂的方法是非常理想的。
在这项研究中，我们引入了微量（1.84 mM）的谷氨酸二乙酸四钠（TGD），这是一种来自L-谷氨酸的生物相容性和环保的螯合剂，作为2 M ZnSO4电解质中的首创功能性添加剂，以同时重构EDL并在锌阳极表面构建稳定的SEI。TGD独特的结构包含一个极性的三级胺和四个羧酸基团，使其能够通过增强电子捐赠优先吸附在IHP上，置换水分子，形成缺水的EDL，从而抑制HER和溶剂化诱导的副反应。同时，吸附的TGD在原位分解产生坚固的有机-无机杂化SEI，使电场梯度均匀化，降低溶剂化障碍，并促进锌2+的均匀沉积。这种双重作用机制不仅分离了EDL和SEI的发展，还利用了TGD的环保特性，为可持续电池化学提供了新的可能性，这是以往添加剂方法中所缺乏的。电化学评估突显了这一策略的有效性。例如，Zn||Zn对称电池在1 mA?cm?2和1 mA h?cm?2的电流下表现出超过4800小时的超长寿命，并在高电流条件下（3 mA?cm?2, 3 mA h?cm?2）保持稳定运行超过3750小时。此外，Zn||Cu非对称电池在2250次循环后也显示出99.64%的高库仑效率（CE）。与各种正极配对的全电池也显著提高了循环性能。通过单一的微量添加剂同时实现EDL重构和SEI工程，这项工作为AZIBs的界面控制提供了一个多功能的蓝图，为水系储能领域的高影响力进展铺平了道路。
