鋅金屬負(fù)極的副反應(yīng)是導(dǎo)致水系鋅離子電池（AZIBs）電池壽命受限的嚴(yán)重問題。

圖1. 鋅陽極上LbL-(CS/SA)₄膜的構(gòu)建

首都師范大學(xué)宋衛(wèi)星、新加坡南洋理工大學(xué)范紅金等采用一種簡(jiǎn)便、可控的逐層（LbL）自組裝技術(shù)，構(gòu)建了一種離子導(dǎo)電、機(jī)械堅(jiān)固的電解質(zhì)/負(fù)極界面，用于穩(wěn)定鋅負(fù)極。殼聚糖（CS）和海藻酸鈉（SA）都是可生物降解的天然聚電解質(zhì)，常用于食品保鮮和化妝品，因此作者選擇這兩種聚合物作為構(gòu)件聚合物。這兩種帶相反電荷的聚合物會(huì)通過靜電力交替吸附在金屬負(fù)極表面，自發(fā)地組裝成凝膠狀的LbL層。

具體而言，首先，這些聚合物富含羥基，可緊緊吸附在金屬負(fù)極表面，形成堅(jiān)固的保護(hù)層，將金屬負(fù)極與大量電解質(zhì)隔開。其次，由CS和SA組成的LbL層通過聚電解質(zhì)的功能基團(tuán)與鋅離子之間的氫鍵作用，吸附并剝離Zn²⁺離子溶劑化鞘中的配位水分子。

第三，根據(jù)密度泛函理論（DFT）計(jì)算，負(fù)極表面鋅離子的脫溶劑化能降低。最后，干燥后的保護(hù)層恢復(fù)成凝膠狀薄膜，使其具有機(jī)械柔韌性，可適應(yīng)鋅沉積過程中的體積變化。同時(shí)，軟膜緊貼鋅箔表面，有助于消除有害的”尖端效應(yīng)”，保持電場(chǎng)均勻。

圖2.?半電池性能

因此，(CS/SA)₄-鋅對(duì)稱電池在低電流密度和高電流密度下的循環(huán)穩(wěn)定性都得到了顯著提高，可穩(wěn)定循環(huán)5200小時(shí)以上。(CS/SA)₄-Zn||H₂V₃O₈全電池在5 A g^-1的電流密度下循環(huán)14000次后，容量仍能保持在 125.5 mAh g^-1。此外，電極面積為5×7 cm²的軟包電池在0.1 A g^-1的條件下循環(huán)500次后容量保持率也達(dá)到 83%。鑒于LbL薄膜的材料和制備成本低且環(huán)保，這種鋅保護(hù)策略可能會(huì)促進(jìn)AZIB的工業(yè)應(yīng)用。

圖3.?全電池性能

A Layer-by-Layer Self-Assembled Biomacromolecule Film for Stable Zinc Anode. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202306734