锌（Zn）金属负极的界面工程是解决枝晶生长和副反应引起的稳定性差的有效方法。然而，低亲和力和保护性涂层的额外重量仍然是进一步实施这些措施的巨大阻碍。

近日，中科大Shuangming Chen，Li Song通过密度泛函理论（DFT），选择性地构建了自组装单分子膜(SAM)来提高锌金属负极在稀水电解液中的稳定性。

文章要点

1）研究发现，单层硫醇分子相对较倾向于通过较强的Zn-S化学作用选择性地接枝到不稳定的锌晶面上，形成共价界面，使锌离子均匀沉积在(002)晶面上。

2）通过原位光学可视化和差示电化学质谱(DEM)的研究，可以得到无枝晶且副反应受到抑制的Zn金属负极。

3）特别值得一提的是，在1 mA cm⁻²的比电流密度下，该硫醇使对称电池获得了4000 h的超稳定电镀/剥离，远优于裸Zn负极。此外，基于改良负极的全电池使3300次循环后的容量保持率达到87.2%。

通过选择性地用惰性分子覆盖不稳定的晶面，这项工作为稳定的金属负极在分子水平上提供了一种很有前途的设计策略。

参考文献

Shiqiang Wei, et al, Monolayer Thiol Engineered Covalent Interface toward Stable Zinc Metal Anode, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c09111

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c09111