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汪朝暉/馬越AFM：原位電化學(xué)鍵合自適應(yīng)聚合物界面助力耐用水系鋅離子電池

鋅陽(yáng)極上臭名昭著的鋅枝晶生長(zhǎng)和副反應(yīng)阻礙了水系鋅離子電池（AZBs）的應(yīng)用。

圖1.?SAP界面的構(gòu)建及表征

湖南大學(xué)汪朝暉、西北工業(yè)大學(xué)馬越等介紹了一種新策略，通過(guò)設(shè)計(jì)一種自適應(yīng)軟聚合物復(fù)合界面（SAP）來(lái)克服這些障礙。與依賴(lài)被動(dòng)涂層工藝的傳統(tǒng)方法不同，該方法通過(guò)循環(huán)過(guò)程中形成的Zn─O相互作用，利用動(dòng)態(tài)原位電化學(xué)鍵合，可確保SAP界面與鋅電極之間的親密接觸。

研究顯示，SAP界面擁有強(qiáng)大的氫鍵和靜電相互作用網(wǎng)絡(luò)，不僅能促進(jìn)Zn²⁺的脫溶劑化和SO₄^2-的排斥，促進(jìn)Zn²⁺的均勻、快速遷移，同時(shí)有效抑制寄生反應(yīng)；而且還具有顯著的自適應(yīng)和自修復(fù)能力，使界面能夠適應(yīng)體積變化，并在長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)過(guò)程中修復(fù)機(jī)械故障。

圖2.?半電池性能

受益于上述優(yōu)勢(shì)，SAP實(shí)現(xiàn)了高度可逆的鋅電極，其在對(duì)稱(chēng)電池中，在1 mA cm-2/0.5 mAh cm^-2下可使用3300小時(shí)，在20 mA cm^-2/10 mAh cm^-2下可使用350小時(shí)。當(dāng)SAP界面與AZB中的高負(fù)載錳酸鋰陰極搭配使用時(shí)，其優(yōu)勢(shì)得到了進(jìn)一步驗(yàn)證。總體而言，多功能SAP界面為高效耐用AZB的先進(jìn)界面設(shè)計(jì)提供了啟示。

圖3.?全電池性能

In Situ Electrochemically-Bonded Self-Adapting Polymeric Interface for Durable Aqueous Zinc Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202310995

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