克日，，，，，，j9九游会质料学院23级博士生张乐以第一作者在国际顶级期刊《Advanced Materials》揭晓题为“Carbonyl-Modulated Lowest Unoccupied Molecular Orbital Energy Directs Machine Learning Screening of Electrolyte Additives toward Ultra-Stable Zinc Metal Anodes”的研究性论文。
。。。。j9九游会为唯一单位，，，，，，指导先生为程红伟教授。
。。。。张乐攻读博士学位以来，，，，，，已在Energy & Environmental Science、Energy Storage Materials、Advanced Functional Materials、Chemical Engineering Journal等海内外着名学术刊物上揭晓多篇SCI论文，，，，，，并乐成入选2025年度中国科协青年科技人才专项妄想。
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可再生能源的高效转化与使用是实现 “碳达峰、碳中和”战略目的的主要行动。
。。。。水系电化学储能系统依附低本钱、高清静及情形友好等特点，，，，，，在新一代大规模储能手艺中展现出辽阔远景。
。。。。其中，，，，，，可充电水系锌电池（AZIBs）因其资源富厚、理论比容量高（820 mAh g??）、低电极电位（?0.763 V vs. SHE）及在水系电解液中优异的可逆性等优势，，，，，，相较于镁、钙、铝等其他金属负极系统体现尤为突出。
。。。。然而，，，，，，锌负极界面不稳固引发的副反映、析氢等问题严重制约了水系锌离子电池的商业化历程。
。。。。研究批注，，，，，，有机分子电解液添加剂提供了一种有用的解决方案，，，，，，但古板添加剂筛选多依赖于试错和履历，，，，，，消耗了大宗的人力和物力，，，，，，且乐成率较低。
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当下，，，，，，人工智能驱动的质料设计（AI4M）正加速应用于芯片设计、生物医药、能源质料等众多领域，，，，，，成为科研立异的焦点驱动力，，，，，，其焦点是从“履历试错”转向“数据驱动”，，，，，，实现质料的快速筛选与性能预测。
。。。。受此启发，，，，，，我们将该科研范式应用于AZIB电解液添加剂的开放设计。
。。。。众所周知，，，，，，基于密度泛函理论（DFT）的形貌符剖析已成为关联分子特征与电化学性能的主要手段。
。。。。然而，，，，，，现在研究缺乏对“分子结构—界面行为—电池性能”之间构效关系的系统熟悉，，，，，，限制了高性能添加剂的定向开发。
。。。。在锌电池系统中，，，，，，构建稳固且离子导通的固体电解质界面（SEI）对提升锌沉积/剥离可逆性至关主要。
。。。。研究批注，，，，，，分子的最低未占有分子轨道（LUMO）能级是决议其还原倾向的要害形貌符。
。。。。LUMO能级越低，，，，，，分子在负极界面接受电子的能力越强，，，，，，越能优先于H₂O、SO₄^2?等溶剂或阴离子爆发还原剖析，，，，，，从而原位形成具有；；；すπУ腟EI层，，，，，，抑制副反映并指导匀称锌沉积。
。。。。因此，，，，，，LUMO能级可视为毗连分子结构与界面稳固性的要害桥梁，，，，，，为实现高性能添加剂的设计提供了清晰的物理依据。
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基于此，，，，，，该论文提出以最低未占分子轨道（LUMO）能量和消融度作为双重筛选标准，，，，，，开发了一种新型高精度“有机分子注重力预测图神经网络”，，，，，，以实现有机添加剂的高通量筛选。
。。。。通过沙普利可加性诠释（SHAP）与态密度盘算，，，，，，明确了羰基电子局域化是主导界面动力学的要害形貌符。
。。。；；；诟迷，，，，，，α-酮戊二酸（Ket）被筛选为最优添加剂。
。。。。其电负性羰基基团之间的强配位作用，，，，，，能够在锌外貌诱导形成具有梯度结构的SEI，，，，，，从而实现匀称的Zn²⁺通量漫衍，，，，，，并显著增强界面的可逆性。
。。。。接纳改性后电解液的Zn||Cu电池在3500次循环中实现了高达99.93%的平均库仑效率；；；Zn||Zn对称电池在5.0 mA·cm??电流密度下展现出前所未有的4500小时（187天）超长循环寿命，，，，，，日历寿命凌驾7000小时，，，，，，且在高达30 mA·cm??的超高电流密度下仍能坚持稳固性。
。。。。别的，，，，，，与高载量（~10 mg cm??）钒酸铵正极匹配的全电池在600次循环后容量坚持率仍凌驾80%。
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图1 分子性子预测、高通量筛选、多标准关联剖析及高稳固性界面工程示意图

本研究基于AI4M提出的“分子轨道局域化–界面化学调控”协同设计理念，，，，，，构建了功效添加剂分子衍生的高稳固界面与电化学性能之间的内在关联，，，，，，为多价金属电池系统中电解液添加剂的定向开发确立了普适性的理论基础。
。。。。面向国家新能源战略需求，，，，，，2026年以来团队围绕新能源质料与电化学储能研究偏向取得了一系列鼓舞人心的研究效果（Energy Environmental Science, 2026, 19, 1202-1214；；；Energy Storage Materials, 2026, 84, 104887; Energy Storage Materials, 2026, 89, 105242; Chemical Engineering Journal, 2026, 529, 172666；；；Chemical Engineering Journal, 2026, 539, 177200；；；Small, 2026, 22, e73111; Nano Research, 2026, 19, 94908178; Journal of Membrane Science, 2026, 749, 125454）。
。。。。相关事情获得国家自然科学基金（52574471, 52404423, 52334009）、上海市自然科学基金（23ZR1421600）等资助。
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论文下载链接：https://doi.org/10.1002/adma.73811