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金屬鋅是制備各種水系鋅離子電池（ZIBs）的主要選擇，而具有挑戰(zhàn)性的問題包括枝晶生長和負極/電解質(zhì)界面的寄生反應，這大大阻礙了其在大規(guī)模儲能中的實際應用。

圖1 材料制備及表征

中南大學潘安強、Shuang Zhou等開發(fā)了一種低成本的多功能離子整流器（IRT），作為改善Zn負極的人工中間體，它可以消除上述問題。其中，疏水性外殼（聚偏二氟乙烯）通過排斥體相電解液中的水分子，可以抑制鋅的界面腐蝕，其抑制效率達到94.8%。

此外，親鋅核心（超薄蛭石片）內(nèi)的負電荷離子通道對Zn²⁺離子通量產(chǎn)生了去溶劑化的再分配效應，使無枝晶的鋅沉積具有較高的離子轉(zhuǎn)移數(shù)（0.79），這促進了鋅金屬中的Zn/Zn²⁺可逆性與IRT穩(wěn)定化。

圖2 半電池性能

憑借這種協(xié)同作用，IRT保護的電極使不對稱電池在2000次循環(huán)中實現(xiàn)了前所未有的CE（99.8%），并使對稱電池具有超長的壽命（1600小時）和2400 mAh cm^-2的高累積容量，顯示了鋅電化學的優(yōu)異可逆性。

更重要的是，具有IRT保護的Zn//NH₄V₄O₁₀袋包電池在1 A g^-1的條件下循環(huán)150次后，仍能保持94.3%的初始容量。這項研究開創(chuàng)了一種低成本、高效率的方法來解決鋅金屬負極的內(nèi)在困境，這可能會加速鋅基儲能裝置的繁榮。

圖3 全電池性能

Unique ion rectifier intermediate enabled by ultrathin vermiculite sheets for high-performance Zn metal anodes. Science Bulletin 2023. DOI: 10.1016/j.scib.2023.05.015

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?潘安強等Sci. Bull.：超薄蛭石片為鋅金屬負極提供離子整流效應

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