王建淦教授Nano Letters：无缝MOF界面增强Zn2+通量和沉积动力学，用于长寿命可充电锌电池

金属锌作为一种有前途的可充电水系电池的负极，在电网规模的能源储存中得到了巨大的关注。然而，不可控的枝晶生长和表面寄生反应极大地延缓了其应用。

在此，西北工业大学王建淦教授团队通过现场化学配位法在锌负极表面无缝构建了一种多功能的MOF界面。

具有独特的三维开放框架的亲锌MOF界面相通过快速转移动力学、促进脱溶能力和均匀的电极-电解质界面电场分布重新分配Zn²⁺通量，进而诱导均匀稳定的Zn沉积。此外，致密的界面可以作为铠装层来抑制副产物和负极表面死锌的产生。

图1. MOF@Zn电极上的Zn²⁺作用机制

研究表明，具有3D开放框架结构的协调MOF界面可以作为高度亲锌介质和离子筛，协同诱导均匀且快速的Zn成核/沉积。此外，无缝界面的界面屏蔽显著抑制了表面腐蚀和析氢实现了超稳定的锌电镀/剥离。

具体而言，在1000次循环后库仑效率可达99.2%，在10 mA cm^-2下寿命延长到1100小时，累积电镀容量高达5.5 Ah cm^-2。此外，改性锌负极保证了基于MnO₂的全电池超过1500次循环的超长寿命。

因此，该工作可为设计高效的MOF中间相提供见解，使其能够走向超稳定的锌水电池群体。

图2. MOF@Zn||MnO₂全电池的电化学性能

A Seamless Metal–Organic Framework Interphase with Boosted Zn²⁺ Flux and Deposition Kinetics for Long-Living Rechargeable Zn Batteries, Nano Letters 2023 DOI：10.1021/acs.nanolett.2c04410