准固态锌金属电池由于其固有的安全性和高能量密度，在下一代电池中显示出巨大的潜力。然而，静态的准固态电解质表面和动态的Zn负极体积变化之间的不匹配将导致劣质的界面接触，这严重阻碍了Zn基电池的发展。
武汉理工大学麦立强、徐林等提出了一种独特的空间分子组合策略来设计一种用于构建动态自适应界面的超快自愈电解质。
图1. 瓜尔胶分子构象调控的空间分子结合效应
这项工作创新地将甘油引入瓜尔胶系统，以构建空间分子梳。具体而言，甘油通过氢键相互作用吸附在瓜尔豆胶分子链上，抑制碳-碳单键的旋转，从而梳理和拉直分子链。由此产生的暴露的醇羟基活性位点可以与硼酸盐动态交联，以实现超快的自愈能力。此外，电解液与体系中的活性水分子具有更强的结合能，使Zn2+初级溶剂化壳层中的水分子数从6个减少到3.8个。
图2. 自愈和自适应界面的表征
由于其超快的自愈性和由此产生的自适应性，凝胶电解质和锌负极在反复的锌剥离/沉积过程中保持了连续和紧密的动态连接。
受益于提升的锌可逆性，在10 mA cm-2的电流密度和10 mAh cm-2的大容量条件下，Zn||Zn对称电池保持了400小时以上的稳定性。采用自适应界面的全电池在1 A g-1的条件下循环500次后显示出200 mAh g-1的容量，在10 A g-1的条件下循环10000次后具有98.5%的容量保持率。这种准固态电池充分证明了动态自适应界面的可行性，并为安全储能设备的实际应用铺平了道路。
图3. 具有自适应界面的锌离子全电池的电化学性能
Steric Molecular Combing Effect Enables Ultrafast Self-Healing Electrolyte in Quasi-Solid-State Zinc-Ion Batteries. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01459
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