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【DFT+實(shí)驗(yàn)】南開大學(xué)張凱團(tuán)隊(duì)Angew.：功能化MOF人工SEI實(shí)現(xiàn)5000次循環(huán)鋅金屬電池！

水系鋅電池（AZB）具有高安全性和低成本的特點(diǎn)，但復(fù)雜的負(fù)極副反應(yīng)和枝晶生長(zhǎng)嚴(yán)重地限制了其商業(yè)化。

圖1. Zn在不同襯底上的沉積示意以及功能電極的制備過(guò)程

南開大學(xué)張凱等提出了一種乙二胺四乙酸（EDTA）功能化的MOF-808（MOF-E）作為人工SEI來(lái)協(xié)同調(diào)節(jié)負(fù)極脫溶劑化和沉積過(guò)程。

實(shí)驗(yàn)和理論研究證實(shí)，接枝在MOF-E通道中的EDTA基團(tuán)作為離子捕獲的觸角，可與Zn²⁺有力地配合，加速了Zn²⁺的解溶劑化和傳輸過(guò)程。

MOF的孔隙具有均勻的誘導(dǎo)脫溶劑化位點(diǎn)，加上快速的離子傳輸通道，可引導(dǎo)水平排列的Zn沉積，其具有（002）的優(yōu)先方向。

圖2. Zn²⁺脫溶劑化過(guò)程的機(jī)制

因此，Zn沉積/剝離的CE提高到99.70%，Zn|MOFE@ Cu電池的壽命延長(zhǎng)到2500次。MOF-E@Zn|KVOH（水合釩酸鹽，KV₁₂O_30-y-nH₂O）電池在8A g^-1時(shí)平穩(wěn)地運(yùn)行了5000次后容量保持率達(dá)到90.47%。

此外，相應(yīng)的小軟包電池可使發(fā)光二極管（LED）即使在彎曲和切割的惡劣條件下也能發(fā)光?？傮w而言，這項(xiàng)工作擴(kuò)展了為可持續(xù)負(fù)極設(shè)計(jì)SEI層的路線，促進(jìn)了AZB的商業(yè)應(yīng)用。

圖3. 電化學(xué)性能研究

Bifunctional Interphase with Target-Distributed Desolvation Sites and Directionally Depositional Ion Flux for Sustainable Zinc Anode. Angewandte Chemie International Edition 2023.?

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