西交王鹏飞/刘梦婷EnSM：具有选择性锌离子通道的双网络保护层实现稳定锌负极

可充电水系锌离子电池（AZIB）的发展受到不可控枝晶生长和锌金属负极上的有害副反应等限制。

在此，西安交通大学王鹏飞，刘梦婷等人在锌负极上构建了双网络琼脂糖-聚丙烯酰胺（AG-PAM）凝胶，以形成环保的固态电解质保护层。具体而言，该策略促进了[Zn(H₂O)₆]²⁺团簇的脱溶，并通过选择性Zn²⁺均匀锌离子通量，人工 AG-PAM 双网水凝胶不仅抑制了不可逆的副反应，还实现了均匀锌沉积。因此，AG-PAM/Zn||AG-PAM/Zn 对称电池在 1 mA cm^-2/1 mA h cm^-2 的条件下可实现超过 3500 小时的超长循环寿命。

此外，AG-PAM/Zn|||Zn_0.09Mg_0.09V₂O₅全电池在1 A g^-1条件下循环250次后，容量达到240.8 mA h g^-1，而裸Zn全电池在循环100次后会迅速失效，相比之下，AG-PAM/Zn|||Zn_0.09Mg_0.09V₂O₅全电池的循环稳定性更强。

图2. 界面动力学

总之，该工作构建了一种由亲水性 AG-PAM 凝胶组成的简单且环保的界面层，以提高 AZIBs 中锌负极的稳定性。由于AG-PAM/Zn电极中琼脂糖与Zn²⁺的强相互作用，Zn²⁺可以通过选择性Zn²⁺通道更好地被捕获并迁移到Zn金属上，很大程度上均匀化Zn²⁺通量并促进Zn金属的均匀沉积。由于Zn表面双网络保护层的限域作用，自由水分子的扩散也被有效限制，抑制了不可逆的副反应。

因此，对称AG-PAM/Zn||AG-PAM/Zn电池在1 mA cm⁻²/1 mA h cm⁻²下表现出超过3500小时的超长循环寿命。此外，配对的 AG-PAM/Zn||ZMVO 全电池在 1 A g⁻¹ 下循环 250 次后，具有增强的循环性能，容量为 240.8 mA hg⁻¹。因此，该项工作为开发水凝胶保护层以实现AZIBs的实际应用提供了新的视角。

图2. 全电池性能

Selective Zn-ion channels enabled by a double-network protective layer for stable zinc anode， Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103113

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