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在Zn金屬負極上構建聚合物基人工SEI膜在抑制枝晶生長和可充鋅離子電池的副反應方面具有巨大潛力。然而，傳統的聚合物薄膜存在著Zn²⁺傳輸動力學緩慢和界面僵硬等關鍵問題。

圖1. Zn@ZA電極的表征

上海交通大學王開學、黃衛等通過原位交聯反應，設計并制備了一種藻酸鋅（ZA）水凝膠作為Zn負極上的動態界面和Zn²⁺再分配劑。研究顯示，ZA的親鋅性和帶負電荷的羧基促進了Zn²⁺離子沿”Z型”途徑的傳輸、游離SO₄^2-陰離子的排斥以及Zn²⁺離子脫溶劑化，從而實現了Zn的均勻沉積，并有效抑制了副反應。

此外，ZA水凝膠的動態靈活性賦予了鋅負極自我適應的界面，以適應體積變化和修復可能的破裂，從而保證了長期循環的穩定性。

圖2. 動力學和脫溶劑化行為的研究

結果，在ZA層的幫助下，Zn負極實現了超過2200小時的使用壽命，而沒有形成Zn枝晶和副產品。此外，當Zn負極與MnO₂正極結合時，也顯示了出色的循環穩定性（在2C下500次循環后可提供約214 mAh g^-1的高容量），這進一步證明了其實際應用的前景。該工作中提出的水凝膠界面將為探索高性能水系可充ZIBs提供新的啟示。

圖3. 全電池性能

Self-Adapting and Self-Healing Hydrogel Interface with Fast Zn2+ Transport Kinetics for Highly Reversible Zn Anodes. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202300952

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王開學/黃衛AFM：具有快速離子傳輸動力學的自適應/自愈合水凝膠SEI

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