潘锋/李宏岩/王子奇ACS Energy Letters：原位生长MOF基人工SEI实现高可逆锌负极！

水系锌离子电池由于其在安全性、成本和可扩展性方面的优势而受到极大的关注，然而其寿命却因锌金属负极的可逆性差而受到严重限制。

北京大学深圳研究生院潘锋、暨南大学李宏岩、王子奇等在锌负极的表面原位制备了一种基于阴离子金属有机框架（MOF）的人工固体电解质界面（ASEI）。

潘锋/李宏岩/王子奇ACS Energy Letters：原位生长MOF基人工SEI实现高可逆锌负极！

图1. ZSB@Zn负极的表征

通过配位作用，坚固的ASEI层紧密地粘附在Zn金属表面，保证了电池运行时的良好可靠性。它拥有较高的本征Zn²⁺电导率，并且凭借通道中丰富的磺酸基团，增加了Zn²⁺的迁移数。此外，在ASEI的保护下，ZSB@Zn负极对析氢反应表现出更强的稳定性，并减轻了全电池的自放电。

此外作者还发现，ASEI中富含Zn²⁺的环境与亲锌位点促进了高氧化还原动力学，从而有效提高了电池的倍率性能。ASEI阴离子通道中连续的磺酸盐基团也能调节均匀的锌沉积，这一点通过实验特征和DFT计算的结合得到了验证。

图2. 半电池性能

因此，ZSB@Zn对称电池显示出无与伦比的沉积剥离循环寿命超过5700小时。开发的ZSB@Zn负极进一步使NVO全电池具有高容量、出色的倍率性能和长期循环稳定性，远远优于裸Zn负极的对应电池。这种在金属负极上构建MOF-ASEI层的简单而有效的策略为先进储能系统的实际应用开辟了一条新途径。

图3. 全电池性能

In Situ Growth of a Metal–Organic Framework-Based Solid Electrolyte Interphase for Highly Reversible Zn Anodes. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.2c01958

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