基于锌金属负极的水系锌离子电池是一种高理论容量、安全、低成本的储能技术。然而，锌金属负极在循环过程中会出现枝晶生长、析氢等副反应，导致较差的锌沉积/剥离效率和低锌利用率等问题。通过引入电解液添加剂设计贫水的Zn²⁺溶剂化壳层是抑制锌金属负极发生析氢反应的常用方法，然而，由于Zn²⁺和配体之间内在的强耦合效应，调节溶剂化壳层不可避免地伴随着缓慢的Zn²⁺成核/溶解动力学，因此如何平衡锌成核/溶解动力学和析氢副反应，对开发快速可逆的锌电池至关重要。

近日，中国科学技术大学王功名教授团队通过引入具有适中配体场强度的硼酸配体成功赋予了锌电池快速的沉积/溶解动力学和优异的循环性能。更重要的是，通过将配体场强度与常用的电解质添加剂相关联，解析了锌成核/溶解动力学和析氢反应抑制能力之间的调制规律。

硼酸配体引入电解液后能够部分置换Zn²⁺溶剂化壳层中的活性水，形成一种新颖稳定的溶剂化壳层结构。由于溶剂化壳层中活性水比例降低，能够显著抑制锌沉积时界面析氢反应和表面腐蚀。同时，由于硼酸分子有效屏蔽了锌表面的电场和局部电流密度，使沉积更均匀，从而获得了高库伦效率和优异的长循环稳定性。

更重要的是，通过系统对比硼酸与常用配体添加剂如乙二醇、乙腈、葡萄糖的电化学性能，发现Zn²⁺溶剂化壳层结构的形成自由能与锌的成核/溶解动力学和析氢过电势之间具有强相关性，表现出典型的火山曲线特征。

因此，理想的Zn²⁺溶剂化壳层结构应该具有既不太强也不太弱的配体场强度和形成自由能，从而平衡优化锌形核/溶解动力学和析氢副反应。该工作为水系锌电池的电解液优化和溶剂化壳层设计提供了新的见解。