Aqueous zinc (Zn) iodine (I2) batteries have emerged as viable alternatives to conventional metal-ion batteries. However, undesirable Zn deposition and irreversible iodine conversion during cycling have impeded their progress. To overcome these concerns, we report a dynamical interface design by cation chemistry that improves the reversibility of Zn deposition and four-electron iodine conversion. Due to this design, we demonstrate an excellent Zn-plating/-stripping behavior in Zn||Cu asymmetric cells over 1000 cycles with an average Coulombic efficiency (CE) of 99.95%. Moreover, the Zn||I2 full cells achieve a high-rate capability (217.1 mA h g–1 at 40 A g–1; C rate of 189.5C) at room temperature and enable stable cycling with a CE of more than 99% at −50 °C at a current density of 0.05 A g–1. In situ spectroscopic investigations and simulations reveal that introducing tetraethylammonium cations as ion sieves can dynamically modulate the electrode–electrolyte interface environment, forming the unique water-deficient and chloride ion (Cl–)-rich interface. Such Janus interface accounts for the suppression of side reactions, the prevention of ICl decomposition, and the enrichment of reactants, enhancing the reversibility of Zn-stripping/-plating and four-electron iodine chemistry. This fundamental understanding of the intrinsic interplay between the electrode–electrolyte interface and cations offers a rational standpoint for tuning the reversibility of iodine conversion.

Cu catalyses electrochemical CO2 reduction to valuable multicarbon products but understanding the structure-function relationship has remained elusive due to the active Cu sites being heterogenized and under dynamic re-construction during electrolysis. We herein coordinate Cu with six phenyl-1H-1,2,3-triazole derivatives to form stable coordination polymer catalysts with homogenized, single-site Cu active sites. Electronic structure modelling, X-ray absorption spectroscopy, and ultraviolet–visible spectroscopy show a widely tuneable Cu electronics by modulating the highest occupied molecular orbital energy of ligands. Using CO diffuse reflectance Fourier transform infrared spectroscopy, in-situ Raman spectroscopy, and density functional theory calculations, we find that the binding strength of *CO intermediate is positively correlated to highest occupied molecular orbital energies of the ligands. As a result, we enable a tuning of C–C coupling efficiency—a parameter we define to evaluate the efficiency of C2 production—in a broad range of 0.26 to 0.86. This work establishes a molecular platform that allows for studying structure-function relationships in CO2 electrolysis and devises new catalyst design strategies appliable to other electrocatalysis. Understanding the structure-function relationship in Cu-catalyzed CO2 reduction is challenging due to dynamic active sites. This study introduces stable coordination polymer catalysts with homogenized, single-site Cu, enabling the study and tuning of C–C coupling efficiency in CO2 electroreduction.