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王二東Nano Energy：水系鋅金屬全電池，循環(huán)1200次容量保持95.4%！

鋅金屬負(fù)極在水系電解質(zhì)中存在嚴(yán)重的枝晶生長和寄生析氫，這阻礙了它們的實際應(yīng)用。

中科院大連化物所王二東等在鋅負(fù)極上引入結(jié)合了金屬有機骨架(UIO-66-SO3H)和柔性磺化聚醚醚酮(SPEEK)粘結(jié)劑的帶負(fù)電保護(hù)層（表示為USL-Zn），以抑制枝晶和副反應(yīng)。

圖1. 分子模擬及半電池性能

受益于UIO-66被電負(fù)性和親鋅的-SO₃-基團修飾，Zn²⁺可以輕松吸附到均勻分布的通道中，從而有效地使Zn²⁺通量均勻化并緩解Zn²⁺的消耗。

同時，USL薄膜不僅可以作為物理屏障阻止水的滲透和排斥陰離子（SO₄^2-），而且還可以控制Zn²⁺的溶劑化結(jié)構(gòu)，減弱Zn表面的析氫反應(yīng)和鈍化。此外，在彈性柔韌的SPEEK粘結(jié)劑的幫助下，所得薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的機械強度和對鋅金屬的強附著力，可以承受較大的體積變化并保持其完整性。

圖2. 對稱電池性能

因此，USL-Zn電極在各種電流密度和容量（5 mA cm^-2、5 mAh cm^-2下700小時和10 mA cm^-2、10 mAh cm^-2下300小時）下均具有高循環(huán)穩(wěn)定性，并實現(xiàn)了99.34% 的高平均庫侖效率（1 mA cm^-2for 1 h）。

此外，USL-Zn//VO₂全電池還表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性（在1 A g^-1時經(jīng)過1200次循環(huán)后容量保持率為95.4%）?？傊摬呗蕴峁┝藢λ惦姵刂蠸EI層設(shè)計的深入了解，并將促進(jìn)鋅金屬電池的潛在應(yīng)用。

圖3. 全電池性能

Anion-functionalized Interfacial Layer for Stable Zn Metal Anodes. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107751

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