功能性有机锌螯合物，无枝晶的锌负极

功能性有机锌螯合物，无枝晶的锌负极

水系锌金属电池由于严重的水腐蚀和枝晶生长，导致电池快速循环降解。

为解决这些问题，中南大学Yuejiao Chen，Libao Chen在锌（Zn）金属表面设计了一种具有良好亲锌性能和特殊纳米级三维（3D）颗粒结构的高抗水性Znx-二乙烯三胺五(亚甲基膦酸)界面层。

1）实验结果结合理论分析和COMSOL模拟结果表明，这种锌基有机配合物中的疏水基团是防止H2O对Zn负极表面进行破坏的决定性因素。同时，亚甲基膦酸基与锌的相互作用形成大量的锌离子吸引位，为锌离子的快速吸附和迁移提供了离子通道。而表面发达的纳米颗粒结构导致锌离子通量重新分布，表面Zn沉积均匀致密。

2）在协同作用下，这种修饰的Zn负极具有长达1300 h的循环寿命，在5 mA cm−2处有较低的极化电压。此外，研究人员还展示了基于该负极组装的全电池池（包括Zn//V2O5和Zn//MnO2电池）。

该工作通过结构设计和在表面构建保护层两个概念的结合，提供了一条简单、低成本、高效的途径来制备高性能的锌负极，从而为蓬勃发展的水系锌金属电池提供了一条途径。

有机电极材料缓慢的反应动力学和结构不稳定性，限制了水系锌有机电池性能的进一步提升。鉴于此，长春应化所的张新波课题组，合成了一种带有惰性羟基的Z折叠羟基聚合物聚四氟氢醌（PTFHQ），该聚合物可以通过原位活化过程部分氧化为活性羰基，然后进行Zn2+的储存/释放。在活化的PTFHQ中，羟基和S原子扩大了电化学活性羰基附近的电负性区域，增强了其电化学活性。同时，残留的羟基可以充当亲水基团，增强电解液的润湿性，同时保证电解液中聚合物链的稳定性。此外，PTFHQ的Z折叠结构在与Zn2+的可逆结合和快速离子扩散中发挥着重要作用。所有这些优点使得活化的PTFHQ在0.1 A g-1下表现出215 mAh g-1的高比容量，超过3400次稳定循环，且容量保持率为92%，即使在20 A g-1下，都展现出196 mAh g-1的出色倍率能力。