这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究的学术论文。以下是根据要求撰写的详细学术报告：

一、作者及研究机构 该研究由来自多个机构的学者合作完成，包括： - 第一作者：Xingxiu Yang（复旦大学高分子科学系，聚合物分子工程国家重点实验室）
- 通讯作者：Long Zhang（中山大学深圳校区材料学院）、Yanglong Hou（北京大学材料科学与工程学院）、Hongbin Lu（复旦大学高分子科学系）
其他合作者包括Jinyao Zhu、Lequan Wang等。
研究发表于Energy Storage Materials期刊，2025年4月，卷78，文章编号104268。

二、学术背景
1. 研究领域：水系锌-碘（Zn-I₂）电池，属于电化学储能领域。
2. 研究动机：现有Zn-I₂电池面临三大问题：
- 穿梭效应（shuttle effect）：阴极生成的I₃⁻溶解导致自放电；
- 锌负极副反应：析氢反应（HER）引发pH波动和枝晶生长；
- 电解液设计局限性：现有策略（如高浓度电解液、凝胶电解液）成本高或性能受限。
3. 研究目标：开发一种多功能电解液添加剂，同步调控阴极和阳极反应，实现无穿梭、无枝晶、无HER的高性能Zn-I₂电池。

三、研究流程与方法
1. 添加剂设计与筛选
- 研究对象：选择维生素B6（吡哆醇，VB6）作为添加剂，因其含氮杂环（Lewis酸性）和多羟基结构。
- 理论计算：
- 通过密度泛函理论（DFT）计算VB6与I⁻的Lewis酸碱性，确认VB6的LUMO能级（-5.99 eV）低于I₂（-3.96 eV），优先与I⁻结合。
- 质子化能力验证：静电势分析显示VB6的氮原子与H⁺结合能（-0.23 eV）强于水分子。

1. 阴极穿梭效应抑制机制验证

   • 实验方法：紫外-可见光谱（UV-Vis）、拉曼光谱（Raman）和原位测试。
     
   • 关键数据：
     
     • UV-Vis显示VB6添加后I₂特征峰红移（207→219 nm），表明VB6竞争性结合I⁻。
       
     • 原位拉曼证实VB6使I₃⁻峰值强度降低10倍（0.277 mM→0.071 mM）。
       

2. 阳极反应调控研究

   • 质子化与pH缓冲：
     
     • 傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示VB6的C=N峰蓝移（1545→1481 cm⁻¹），证实质子化。
       
     • 原位pH监测：VB6将电解液pH波动范围从4.2~5.3稳定至4.1±0.1。
       
   • 锌离子溶剂化结构调整：
     
     • 分子动力学（MD）模拟显示VB6取代Zn²⁰溶剂鞘中的H₂O，配位数从5.398降至5.301。
       
     • 拉曼光谱证实VB6削弱O-H键（峰位移至3426 cm⁻¹）。
       

3. 锌沉积行为调控

   • 吸附能计算：VB6在Zn(002)晶面的吸附能（-1.956 eV）显著强于H₂O（-0.636 eV）。
     
   • 实验验证：
     
     • 扫描电镜（SEM）显示VB6组锌负极沉积致密无枝晶（对比组枝晶长度>10 μm）。
       
     • 计时电流法（CA）显示VB6促进3D扩散（电流密度稳定时间延长至350秒）。
       

4. 全电池性能测试

   • 测试条件：极片负载量5 mg cm⁻²，电解液为2 M ZnSO₄ + 25 mM VB6。
     
   • 关键结果：
     
     • 扣式电池在2 A g⁻¹下循环50,000次，容量保持率84.3%。
       
     • 软包电池（无加压设备）循环450次后无膨胀，容量保留76.5%。
       

四、主要结果与逻辑关系
1. 阴极调控：VB6通过Lewis酸碱作用抑制I₃⁻生成，穿梭效应降低75%（图2d→f）。
2. 阳极调控：质子化稳定pH，HER产气量减少52%（148.8→113.9 mV/s）；多羟基促进Zn²⁰脱溶剂化，活化能从26.59 kJ/mol降至13.97 kJ/mol。
3. 协同效应：阴极/阳极同步优化使全电池寿命突破6个月，为已报道Zn-I₂电池最高值（对比文献[38-40]）。

五、结论与价值
1. 科学价值：
- 首次提出基于Lewis酸碱效应和质子化的电解液设计新策略。
- 揭示了多羟基分子对Zn²⁰溶剂化结构的调控机制。
2. 应用价值：
- VB6添加剂成本仅为高浓度电解液的1/50，适合规模化应用。
- 软包电池无加压稳定运行，解决了HER导致的设备安全隐患。

六、研究亮点
1. 方法创新：
- 开发原位pH监测装置（Fig. S7），实现电解液稳定性实时追踪。
- 结合DFT-MD多尺度模拟，建立添加剂分子构效关系。
2. 性能突破：
- 50,000次循环寿命为同类电池的5倍（文献最高10,000次）。
- 首次实现无加压软包电池长期循环（>100 mAh容量级）。

七、其他价值
作者公开了实验数据（可通过通讯作者申请），并声明无利益冲突。研究获国家自然科学基金（22075048）、广东省基础研究项目（2025A1515010006）等资助。