陆盈盈/张漩/姜银珠/徐茂文ACS Nano：连续非晶MOF作为通用的金属阳极保护层

与传统的离子插入阳极相比，采用金属阳极可以大大提高体积/重量能量密度。然而，金属阳极存在枝晶、腐蚀和界面副反应等问题。

图1. A-ZIF-8连续层的形貌和结构表征

浙江大学张漩、姜银珠、陆盈盈、西南大学徐茂文等成功合成了一种连续柔韧的无定形MOF层，并将其用作金属阳极的保护层。

研究显示，与结晶MOF层相比，连续非晶MOF层可抑制晶界处的枝晶生长，消除晶界附近的离子迁移，显示出较高的界面粘附性和较大的离子迁移数（t_Zn2+ = 0.75）。此外，连续无定形MOF层还能有效解决锌阳极腐蚀、析氢反应和锌表面枝晶生长等几个关键难题。

图2. 防腐蚀和抑制析氢反应和枝晶生长

因此，制备的具有连续非晶MOF（A-MOF）层的锌阳极显示出超长的循环寿命（约一年，超过7900小时）和较低的过电位（<40 mV），是结晶MOF保护层的12倍。即使在10 mA cm^-2的条件下，它在超过5500次循环（1200小时）后仍表现出很高的稳定性。与二氧化锰阴极配对的全电池也实现了更高的性能。

此外，采用Zn@A-ZIF-8阳极的柔性对称电池在不同弯曲角度（0°、90°和180°）下都表现出良好的循环性。更重要的是，A-ZIF-8层也能明显提高其他金属阳极的稳定性，包括镁和铝阳极。这些结果不仅证明了非晶MOF修饰锌阳极在水系锌离子电池方面的巨大潜力，而且还提出了一种通用的金属阳极保护层。

图3. Zn//Ti和Zn//MnO₂电池的电化学性能

Continuous Amorphous Metal–Organic Frameworks Layer Boosts the Performance of Metal Anodes. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c06367