由于水性电解质的固有安全性和锌金属阳极的诱人优势，包括丰富的资源、低毒性、高理论容量和低氧化还原电位，可充电水系锌离子电池已引起广泛关注，并被视为锂离子电池的重要补充。而在水系电解液中，水分子的强活性在锌负极上引起一系列寄生副反应。

近日，悉尼科技大学汪国秀教授，郑州大学Xiaolong Shi，Jing Xu报道了将丝素蛋白（SF）作为锌离子电池的多功能电解液添加剂。

文章要点

1）研究发现，SF分子在水电解质中从α-螺旋到无规卷曲的二级结构转变，使其打破自由水分子间的氢键网络，参与Zn²⁺离子的溶剂化结构。此外，研究发现，从[Zn(H₂O)₄(SF)]²⁺溶剂化鞘释放的SF分子似乎逐渐吸附在Zn负极的表面上，并原位形成一种水稳定的和自修复的保护膜。

2）这种SF基保护膜不仅表现出强烈的Zn²⁺离子亲和力以促进均匀的Zn沉积，而且具有良好的绝缘行为以抑制寄生反应。得益于这些多功能优势，Zn||Zn对称电池在含SF的ZnSO₄电解液中的循环寿命达到1600 h以上。此外，通过采用钒酸钾阴极，全电池在3 A g^-1下1000次循环中表现出优异的循环稳定性。由天然蛋白质分子在锌负极上原位构建保护膜提供了获得用于锌离子电池的高性能锌金属负极的有效策略。

参考文献

Jing Xu, et al, In Situ Construction of Protective Films on Zn Metal Anodes via Natural Protein Additives Enabling High-Performance Zinc Ion Batteries, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c05285

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05285