鋅金屬負極的副反應是導致水系鋅離子電池（AZIBs）電池壽命受限的嚴重問題。

圖1. 鋅陽極上LbL-(CS/SA)₄膜的構建

首都師范大學宋衛星、新加坡南洋理工大學范紅金等采用一種簡便、可控的逐層（LbL）自組裝技術，構建了一種離子導電、機械堅固的電解質/負極界面，用于穩定鋅負極。殼聚糖（CS）和海藻酸鈉（SA）都是可生物降解的天然聚電解質，常用于食品保鮮和化妝品，因此作者選擇這兩種聚合物作為構件聚合物。這兩種帶相反電荷的聚合物會通過靜電力交替吸附在金屬負極表面，自發地組裝成凝膠狀的LbL層。

具體而言，首先，這些聚合物富含羥基，可緊緊吸附在金屬負極表面，形成堅固的保護層，將金屬負極與大量電解質隔開。其次，由CS和SA組成的LbL層通過聚電解質的功能基團與鋅離子之間的氫鍵作用，吸附并剝離Zn²⁺離子溶劑化鞘中的配位水分子。

第三，根據密度泛函理論（DFT）計算，負極表面鋅離子的脫溶劑化能降低。最后，干燥后的保護層恢復成凝膠狀薄膜，使其具有機械柔韌性，可適應鋅沉積過程中的體積變化。同時，軟膜緊貼鋅箔表面，有助于消除有害的”尖端效應”，保持電場均勻。

圖2.?半電池性能

因此，(CS/SA)₄-鋅對稱電池在低電流密度和高電流密度下的循環穩定性都得到了顯著提高，可穩定循環5200小時以上。(CS/SA)₄-Zn||H₂V₃O₈全電池在5 A g^-1的電流密度下循環14000次后，容量仍能保持在 125.5 mAh g^-1。此外，電極面積為5×7 cm²的軟包電池在0.1 A g^-1的條件下循環500次后容量保持率也達到 83%。鑒于LbL薄膜的材料和制備成本低且環保，這種鋅保護策略可能會促進AZIB的工業應用。

圖3.?全電池性能

A Layer-by-Layer Self-Assembled Biomacromolecule Film for Stable Zinc Anode. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202306734