【DFT+实验】南开大学张凯团队Angew.：功能化MOF人工SEI实现5000次循环锌金属电池！

水系锌电池（AZB）具有高安全性和低成本的特点，但复杂的负极副反应和枝晶生长严重地限制了其商业化。

图1. Zn在不同衬底上的沉积示意以及功能电极的制备过程

南开大学张凯等提出了一种乙二胺四乙酸（EDTA）功能化的MOF-808（MOF-E）作为人工SEI来协同调节负极脱溶剂化和沉积过程。

实验和理论研究证实，接枝在MOF-E通道中的EDTA基团作为离子捕获的触角，可与Zn²⁺有力地配合，加速了Zn²⁺的解溶剂化和传输过程。

MOF的孔隙具有均匀的诱导脱溶剂化位点，加上快速的离子传输通道，可引导水平排列的Zn沉积，其具有（002）的优先方向。

图2. Zn²⁺脱溶剂化过程的机制

因此，Zn沉积/剥离的CE提高到99.70%，Zn|MOFE@ Cu电池的寿命延长到2500次。MOF-E@Zn|KVOH（水合钒酸盐，KV₁₂O_30-y-nH₂O）电池在8A g^-1时平稳地运行了5000次后容量保持率达到90.47%。

此外，相应的小软包电池可使发光二极管（LED）即使在弯曲和切割的恶劣条件下也能发光。总体而言，这项工作扩展了为可持续负极设计SEI层的路线，促进了AZB的商业应用。

图3. 电化学性能研究

Bifunctional Interphase with Target-Distributed Desolvation Sites and Directionally Depositional Ion Flux for Sustainable Zinc Anode. Angewandte Chemie International Edition 2023.

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