中南潘安强/周双AFM：通过原位凝胶化调节离子导电电极-电解质界面以获得稳定的锌金属负极

枝晶生长和严重的副反应仍然是推进水系锌离子电池的挑战性问题。这些关键问题与锌离子的界面化学、溶剂化结构和传输动力学密切相关。

在此，中南大学潘安强、周双等人在锌金属上原位构建了一个可调节的离子导电电极-电解质界面（PVA-Zn(CF₃SO₃)₂-Si₃N₄，简称 PZS）。PZS 能有效加速离子传输并挤出界面水，从而实现无枝晶的锌沉积，并消除副反应。

得益于这些特点，PZS-Zn具有稳定、可逆的锌剥离/沉积性能，超长循环寿命达 3800 小时，库仑效率高达 99.8%。与 NH₄V₄O₁₀ 正极配对的全电池在 5 A g^-1 的条件下可稳定运行 1000 个循环，容量保持率接近 100%。

图1. 结构表征

总之，该工作通过原位交联反应设计出了一种聚合物层，使 Zn²⁺ 离子的迁移/扩散动力学和界面排水得以同时实现。基于高介电常数的特点，加入的纳米级 Si₃N₄ 提供了良好的 Zn²⁺ 通量分布和高离子导电性。PZS 结构中的负磺酸基团 CF₃SO^3-可为 Zn 负极提供强大的静电吸引力，从而对电解质中的 Zn²⁺ 产生拉力，实现界面排水。

因此，PZS 实现了均匀锌沉积和水诱导腐蚀抑制的协同效应，从而显著提高了锌的利用率，最高可达 99.8%。NH₄V₄O₁₀//PZS-Zn 全电池能以实用的软包电池形式显示出高容量和显著的循环可逆性。该工作为负极表面保护层的设计开辟了新的方向，从而为储能设备的制造带来了可能性。

图2. 裸锌和 PZS-Zn 的 NVO//Zn 电池的电化学性能

Regulated Ion-Conductive Electrode–Electrolyte Interface by In Situ Gelation for Stable Zinc Metal Anode, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202309350

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