鋅負(fù)極的有機(jī)/無(wú)機(jī)混合人工功能層（AFL）設(shè)計(jì)在穩(wěn)定鋅負(fù)極方面取得了良好進(jìn)展。然而，這種工藝仍然無(wú)法同時(shí)提供持久的保護(hù)和快速的Zn²⁺遷移，特別是在高倍率的情況下。

廣東工業(yè)大學(xué)李成超、唐永超等設(shè)計(jì)了一種具有內(nèi)在氫鍵供體（HBD）襯里的有機(jī)磷酸鹽超離子納米通道來(lái)解決上述挑戰(zhàn)。

圖1. 超離子納米通道設(shè)計(jì)

在此，由于其有序納米通道的直徑小于水合Zn²⁺離子和多陰離子的直徑，羥甲基鋅磷酸鹽（Zn(O₃PCH₂OH，ZnOPC）首先被考慮用于AFL設(shè)計(jì)。納米通道的尺寸效應(yīng)可以為水合離子和多陰離子提供有效的離子篩選。

DFT計(jì)算表明，ZnOPC納米通道擁有比傳統(tǒng)磷酸鋅低35%的Zn²⁺遷移能壘，與測(cè)試結(jié)果高度吻合。此外，位于納米通道的豐富的-CH₂OH HBDs與水分子產(chǎn)生了有針對(duì)性的氫鍵作用，明顯促進(jìn)了水合Zn²⁺離子的脫溶。

圖2. 半電池性能

因此，Zn@ZnOPC負(fù)極顯示了高達(dá)50 mA cm^-2的超高倍率性能，并且比裸Zn負(fù)極的過(guò)電位低36%。組裝的NVO//Zn@ZnOPC全電池在20 A g^-1的高電流密度下表現(xiàn)出20000次循環(huán)的超長(zhǎng)壽命，每循環(huán)的容量衰減為0.016‰。

總之，這項(xiàng)工作開(kāi)啟了在有機(jī)磷酸鹽超離子納米通道中發(fā)生的有針對(duì)性的氫鍵促進(jìn)的脫溶效應(yīng)，以用于高倍率耐用的AZB，這也為探索其他耐用和高倍率的水系電池開(kāi)辟了一條新途徑。

圖3. 全電池性能

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