鋅金屬負極存在不可控的枝晶形成和復雜的寄生反應，極大地阻礙了水系鋅金屬電池（AZMBs）的商業(yè)化進程。

浙江大學陸盈盈、黃靖云、葉志鎮(zhèn)等提出了促進Zn²⁺遷移動力學和調節(jié)表面能量的協同策略，以實現無枝晶的鋅沉積，并通過用具有富含磺酸酯（-SO₃H）共價拴納米通道（SCOFs）的多功能共價有機框架覆蓋Zn負極來抑制自腐蝕。

圖1. 材料設計及表征

SCOFs是采用1,3,5-三甲酚（TFP）和2,5-二氨基苯磺酸（DABS）構建的。作為一種富含磺酸基的多孔材料，SCOFs在通過提高鋅離子轉移動力學和調節(jié)表面能來實現高可逆AZMBS方面顯示出了一些優(yōu)勢。

首先，SCOFs豐富的固有微孔作為離子傳輸納米通道，有利于Zn²⁺的遷移。

第二，SCOFs中的電負性-SO₃H基團作為離子馬達，從水合物種（[Zn(H2O)₆]²⁺）中提取Zn²⁺，并進一步加快擴散的Zn²⁺的運輸，使Zn²⁺的流量分布均勻化，減少濃度極化。

第三，SCOFs和底層Zn基底之間的親鋅性相互作用，大大降低了Zn（002）晶面的表面能，從而在隨后的沉積生長過程中誘發(fā)了Zn沉積物沿（002）晶面的優(yōu)先取向。

圖2. 半電池性能

由于SCOFs層在增強Zn²⁺轉移動力學和調控表面能方面的這些協同作用，SCOFs@Zn在5 mA cm^-2、1 mAh cm^-2條件下表現出極其穩(wěn)定的超長循環(huán)壽命，超過4000小時，在5 mA cm^-2、2 mAh cm^-2條件下表現出3000小時。

在應用方面，SCOFs@Zn負極與二氧化錳正極（面積負載為3.0 mg cm^-2）匹配后，表現出在1000次循環(huán)的顯著增強循環(huán)性?？傊@項工作引入了一條通過協同管理離子遷移動力學和調節(jié)表面能來促進高性能AZMBs的途徑。

圖3. 全電池性能

Highly Reversible Zn Metal Anodes Realized by Synergistically Enhancing Ion Migration Kinetics and Regulating Surface Energy. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202209028