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郭再萍/王慶紅/毛建峰EES：用于Zn負極循環的原位多功能聚合物SEI的仿生設計

固體電解質界面（SEI）可高度設計用于抑制可充電水系鋅離子電池（RAZB）中鋅枝晶生長和鋅負極與電解液之間的副反應，但它仍然是一個挑戰。

在此，澳大利亞阿德萊德大學郭再萍教授、伍倫貢大學毛建峰博士及江蘇師范大學王慶紅副教授等人受生物粘附原理的啟發，通過多巴胺添加劑的原位電化學聚合過程，在鋅負極上成功構建了穩定的聚多巴胺SEI。

這種原位聚合物SEI具有多功能特征：具有豐富的官能團和突出的親水性，可調節Zn成核以實現無枝晶Zn沉積；具有高的Zn²⁺電導率，實現Zn²⁺的快速傳輸。此外，其強大的粘附能力可阻止界面副反應。

圖1. 聚合物SEI的形成示意圖和鋅電極的表征

因此，即使在超高電流密度和面積容量（30 mA cm^-2、30 mA h cm^-2）下鋅負極仍然表現出高可逆性（庫侖效率為99.5%）和出色的穩定性。

此外，在貧電解液（9 μL mAh^-1）和低負正極容量比（~ 2）條件下，Zn/V₂O₅全電池的壽命得到了延長。這項工作為水系電池的SEI設計提供了靈感，并促進了RAZBs的實際應用。

圖2. 聚合物SEI的多功能特性

圖3. Zn/V₂O₅全電池的電化學性能

Bio-inspired design of an in-situ multifunctional polymeric solid-electrolyte interphase for Zn metal anode cycling at 30 mA cm^-2 and 30 mAh cm^-2, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE01851E

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