​李成超/唐永超AEM：20 A/g高倍率锌电池，2万次循环超长寿命！

锌负极的有机/无机混合人工功能层（AFL）设计在稳定锌负极方面取得了良好进展。然而，这种工艺仍然无法同时提供持久的保护和快速的Zn²⁺迁移，特别是在高倍率的情况下。

广东工业大学李成超、唐永超等设计了一种具有内在氢键供体（HBD）衬里的有机磷酸盐超离子纳米通道来解决上述挑战。

图1. 超离子纳米通道设计

在此，由于其有序纳米通道的直径小于水合Zn²⁺离子和多阴离子的直径，羟甲基锌磷酸盐（Zn(O₃PCH₂OH，ZnOPC）首先被考虑用于AFL设计。纳米通道的尺寸效应可以为水合离子和多阴离子提供有效的离子筛选。

DFT计算表明，ZnOPC纳米通道拥有比传统磷酸锌低35%的Zn²⁺迁移能垒，与测试结果高度吻合。此外，位于纳米通道的丰富的-CH₂OH HBDs与水分子产生了有针对性的氢键作用，明显促进了水合Zn²⁺离子的脱溶。

图2. 半电池性能

因此，Zn@ZnOPC负极显示了高达50 mA cm^-2的超高倍率性能，并且比裸Zn负极的过电位低36%。组装的NVO//Zn@ZnOPC全电池在20 A g^-1的高电流密度下表现出20000次循环的超长寿命，每循环的容量衰减为0.016‰。

总之，这项工作开启了在有机磷酸盐超离子纳米通道中发生的有针对性的氢键促进的脱溶效应，以用于高倍率耐用的AZB，这也为探索其他耐用和高倍率的水系电池开辟了一条新途径。

图3. 全电池性能

Intrinsic Hydrogen-Bond Donors-Lined Organophosphate Superionic Nanochannels Levering High-Rate-Endurable Aqueous Zn Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202661