水系鋅金屬電池在固定儲能技術方面具有廣闊的前景，但不穩定的鋅-電解質界面導致鋅金屬負極令人討厭的枝晶生長和低循環效率大大阻礙了它們的實際應用。

在此，西北工業大學王建淦教授團隊提出了一種多功能的分子刷表面接枝策略，以合理地構建一個穩健的離子調節界面，用于超穩定的Zn負極。

分子刷的致密磺基末端納米通道可作為離子再分配器，以高轉移均勻化界面上的Zn²⁺通量，并通過抑制水合Zn²⁺的去溶劑化勢壘來加快沉積動力學。

圖1. PSPMA分子刷界面層的作用機制

總而言之，本文通過簡單的光引發表面自由基聚合策略，構建了堅固而輕質的PSPMA分子刷接枝界面，用于高效和無枝晶的鋅金屬負極。

該界面提供了密集的磺基端部納米通道，作為一種強大的離子再分布器，可以快速均勻地引導Zn²⁺通量和沉積，提高了水合Zn²⁺的遷移數，降低了Zn²⁺的脫溶勢壘能。

因此，設計的PSPMA@Zn負極可在900次循環中提供高達99.9%的庫侖效率，在10 mA cm^-2的高電流密度下，超長鍍鋅/脫鋅壽命超過2500小時，積累了前所未有的12.5 Ah cm^-2的電鍍容量。改性負極還使全電池實現增強的速率和循環性能。

本研究不僅為親鋅基團表面接枝聚合物分子刷提供了一種多功能的設計策略，而且從根本上闡明了其在穩定鋅金屬負極方面的卓越意義，為鋅金屬電池及其他領域開辟了新的動力。

圖2. Zn||MnO₂全電池PSPMA@Zn負極的實際演示

Molecular brush: an ion-redistributor to homogenize fast Zn2+ flux and deposition for calendar-life Zn batteries, Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d2ee03952d