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水系鋅離子電池由于其在安全性、成本和可擴展性方面的優(yōu)勢而受到極大的關注，然而其壽命卻因鋅金屬負極的可逆性差而受到嚴重限制。

北京大學深圳研究生院潘鋒、暨南大學李宏巖、王子奇等在鋅負極的表面原位制備了一種基于陰離子金屬有機框架（MOF）的人工固體電解質界面（ASEI）。

?潘鋒/李宏巖/王子奇ACS Energy Letters：原位生長MOF基人工SEI實現(xiàn)高可逆鋅負極！

圖1. ZSB@Zn負極的表征

通過配位作用，堅固的ASEI層緊密地粘附在Zn金屬表面，保證了電池運行時的良好可靠性。它擁有較高的本征Zn²⁺電導率，并且憑借通道中豐富的磺酸基團，增加了Zn²⁺的遷移數(shù)。此外，在ASEI的保護下，ZSB@Zn負極對析氫反應表現(xiàn)出更強的穩(wěn)定性，并減輕了全電池的自放電。

此外作者還發(fā)現(xiàn)，ASEI中富含Zn²⁺的環(huán)境與親鋅位點促進了高氧化還原動力學，從而有效提高了電池的倍率性能。ASEI陰離子通道中連續(xù)的磺酸鹽基團也能調節(jié)均勻的鋅沉積，這一點通過實驗特征和DFT計算的結合得到了驗證。

圖2. 半電池性能

因此，ZSB@Zn對稱電池顯示出無與倫比的沉積剝離循環(huán)壽命超過5700小時。開發(fā)的ZSB@Zn負極進一步使NVO全電池具有高容量、出色的倍率性能和長期循環(huán)穩(wěn)定性，遠遠優(yōu)于裸Zn負極的對應電池。這種在金屬負極上構建MOF-ASEI層的簡單而有效的策略為先進儲能系統(tǒng)的實際應用開辟了一條新途徑。

圖3. 全電池性能

In Situ Growth of a Metal–Organic Framework-Based Solid Electrolyte Interphase for Highly Reversible Zn Anodes. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01958

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