康飞宇/王建淦EES: 超稳定的锌负极，4.25 Ah cm-2的超高累积镀层容量！

可充电水系锌金属电池由于其低成本、高安全性和生态友好性等优点，为下一代电网规模的储能提供了令人兴奋的前景。然而，金属锌负极的有害腐蚀和枝晶问题严重减缓了其商业化步伐。

图1. Zn-PA@Zn负极的制备及表征

在此，西北工业大学王建淦教授、清华大学深圳研究生院康飞宇教授等人提出了一种通用的多功能金属-有机复合界面策略导致快速均匀的锌沉积，从而实现长寿命的锌金属电池。其中，植酸（PA）作为一种从谷物中提取的天然低成本有机分子，被选为具有代表性的有机连接剂构建多功能金属-PA复合界面。有机 PA 分子由6个磷酸基团组成，与多种金属离子具有很强的配位作用，形成了一个坚固的金属-PA交联网络。

此外，磷酸根的内在表面结合亲和力使Zn-PA复合界面能够原位锚定在金属Zn基底表面上。研究表明，Zn-PA界面层具有高度亲锌性，可实现平滑的3D扩散、高Zn²⁺迁移数、低极化电阻、均匀的界面电场分布和较低的Zn²⁺去溶剂化势垒，从而导致快速无枝晶的Zn沉积并有效地抑制了臭名昭著的副反应。

图2. Zn-PA@Zn上Zn²⁺沉积的光学观察及沉积机制

因此，基于上述优点，Zn-PA@Zn||Cu半电池在2 mA cm^-2下800次循环的初始CE为88.3%，平均CE为99.9%。更重要的是，基于Zn-PA@Zn的对称电池在5 mA cm^-2和2.5 mAh cm^-2的条件下实现了超过1700小时的出色耐久性，具有约35 mV的低电压滞后和可忽略的电压波动。甚至，该对称电池在5 mA cm^-2下实现了4.25 Ah cm^-2的超高累积镀层容量（CPC），在报道的记录值中处于最高水平。

此外，Zn-PA@Zn//MnO₂全电池在2 A g^-1下600次循环后仍保持150 mAh g^-1的可逆容量，且柔性Zn-PA@Zn//MnO₂电池也具有优异的机械耐久性，展示了其在未来生活中的广阔应用前景。总之，这项工作为合理设计用于高性能水系锌金属电池的稳定金属负极开辟了新的道路。

图3. Zn-PA@Zn//MnO₂全电池性能及应用展示

Navigating fast and uniform zinc deposition via a versatile metal-organic complex interphase, Energy & Environmental Science 2022. DOI: 10.1039/D2EE00209D

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