陈人杰团队Angew.：构建人工离子/电子传导相，稳定锌金属负极！

锌金属由于其高容量和低氧化还原电位，被认为是一种非常有前景的水系锌离子电池（AZIBs）的负极。不幸的是，枝晶生长和严重的副反应破坏了电极/电解质界面的稳定性，并最终降低了电化学性能。

图1 制备工艺及表征

北京理工大学陈人杰等设计了一种可调节的人工离子/电子导电层（IECL）的复合负极，以实现长周期的AZIBs。该薄膜是通过MXene和Zn(CF₃SO₃)₂盐化（PM@Zn）的协同嵌入，在聚乙烯醇（PVA）基底上获得的。

这种独特的结构实现了稳定的离子/电子路径和优先的锌传输，从而使离子分布均匀，加速了电荷扩散。同时，这种人工保护层（APL）的高杨氏模量和循环过程中的无枝晶沉积形态进一步抑制了析氢和Zn(OH)₄^2-的产生。

图2 半电池性能

协同作用下，在对称电池中，基于混合APL层的锌金属负极表现出优异的倍率性能，即使在20 mA cm^-2的超高电流密度下也能实现2000次稳定循环。为了验证其实际应用，在合理的放电深度（DOD）基础上，带有复合负极和LiMn₂O₄（LMO）正极的全电池在300次循环后保持了91 mAh g^-1的容量，没有树突状穿孔和”死锌”。这项研究对锌金属负极稳定的电极-电解质界面的形成和调节提出了新的见解。

图3 LMO//PM@Zn全电池性能

Regulated Ion/Electron-Conducting Interphase Enables Stable Zinc-Metal Anodes for Aqueous Zinc-Ions Batteries. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202304454