王二东Nano Energy：水系锌金属全电池，循环1200次容量保持95.4%！

锌金属负极在水系电解质中存在严重的枝晶生长和寄生析氢，这阻碍了它们的实际应用。

中科院大连化物所王二东等在锌负极上引入结合了金属有机骨架(UIO-66-SO3H)和柔性磺化聚醚醚酮(SPEEK)粘结剂的带负电保护层（表示为USL-Zn），以抑制枝晶和副反应。

图1. 分子模拟及半电池性能

受益于UIO-66被电负性和亲锌的-SO₃-基团修饰，Zn²⁺可以轻松吸附到均匀分布的通道中，从而有效地使Zn²⁺通量均匀化并缓解Zn²⁺的消耗。

同时，USL薄膜不仅可以作为物理屏障阻止水的渗透和排斥阴离子（SO₄^2-），而且还可以控制Zn²⁺的溶剂化结构，减弱Zn表面的析氢反应和钝化。此外，在弹性柔韧的SPEEK粘结剂的帮助下，所得薄膜表现出优异的机械强度和对锌金属的强附着力，可以承受较大的体积变化并保持其完整性。

图2. 对称电池性能

因此，USL-Zn电极在各种电流密度和容量（5 mA cm^-2、5 mAh cm^-2下700小时和10 mA cm^-2、10 mAh cm^-2下300小时）下均具有高循环稳定性，并实现了99.34% 的高平均库仑效率（1 mA cm^-2for 1 h）。

此外，USL-Zn//VO₂全电池还表现出优异的稳定性（在1 A g^-1时经过1200次循环后容量保持率为95.4%）。总之，该策略提供了对水系电池中SEI层设计的深入了解，并将促进锌金属电池的潜在应用。

图3. 全电池性能

Anion-functionalized Interfacial Layer for Stable Zn Metal Anodes. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107751

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