水系金属锌电池（AZMBs）因其理论容量高、氧化还原电位低、储量丰富而备受关注。然而，锌金属负极的可逆性差，容易枝晶生长，副反应严重，阻碍了可充电AZMBs的实际应用。研究表明，层状双氢氧化物（LDHs）作为典型的二维材料，可以很容易地剥离成表面含有大量暴露羟基的单层纳米薄片（0.48 nm），因此非常适合于制备超薄膜。
近日，北京化工大学邵明飞教授，Zhenhua Li报道了用聚酰胺6 (PA6)、三氟甲烷磺酸锌（Zn(TFO)2）和(LDHs)共组装的方法控制制备稳定锌金属负极的超薄非均相界面膜（PA6/Zn(TfO)2/LDH）。
文章要点
1）PA6/Zn(TfO)2/LDH中剥离的具有无机刚性结构的LDHs纳米薄片保证了涂层的机械强度。PA6具有独特的氢键网络，确保了组装的成功，并为客体分子提供了有效的空间。此外，PA6和LDHs之间的2D层间距通过独特的氢键网络实现了Zn(TFO)2盐的牢固约束，促进了Zn2+在电极界面的快速均匀扩散，导致了Zn的均匀成核和生长。
2）在Zn金属负极上制备的PA6/Zn(TfO)2/LDH超薄膜（PA6/Zn(TfO)2/LDH@Zn）在电流密度为0.5 mA cm−2时，循环寿命可达1450h，可逆沉积电位约为30 mV，比裸锌金属负极具有更高的循环寿命和更低的可逆沉积电位。此外，还制备了PA6/Zn(TfO)2改性的锌金属负极（PA6/ Zn(TfO)2@Zn）和PA6/LDH改性的锌金属负极（PA6/LDH@Zn）。腐蚀测试表明，PA6/Zn(TfO)2/LDH膜的有机-无机层状结构也表现出优异的分子阻挡性能，有效地抑制了H2O/O2对金属锌负极的腐蚀。
3）结果表明，基于这种超薄异质膜修饰的锌金属负极所组装的锌锰（Zn||Mn）电池在0.1 C下的容量为321 mAh g−1，在1 C循环590次后容量衰减率为0.05%，库仑效率为99.1%。因此，与已报道的界面层相比，PA6/Zn(TfO)2/LDH薄膜的优异性能显示出巨大的优势，有望用于高性能的可充电AZMBs。
参考文献
Junya Cui, et al, Confinement of Zinc Salt in Ultrathin Heterogeneous Film to Stabilize Zinc Metal Anode, Small 2021
DOI: 10.1002/smll.202100722
https://doi.org/10.1002/smll.202100722
