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Zn_x-二乙烯三胺五(亚甲基膦酸)界面层。

文章要点

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。

参考文献

Huaming Yu, et al, A Functional Organic Zinc-Chelate Formation with Nanoscaled Granular Structure Enabling Long-Term and Dendrite-Free Zn Anodes, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c03398

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c03398