金属锌阳极上可靠的固体电解质界面（SEI）对于稳定的锌基水系电池至关重要。然而，不相容的锌离子还原过程、scilicet同时吸附（捕获）和Zn²⁺(H₂O)₆去溶剂化（排斥），给SEI设计带来了动力学和稳定性挑战。

在这里，复旦大学赵东元院士，Dongliang Chao展示了一种串联化学策略，可以解耦并加速内亥姆霍兹层Zn2+簇的并发吸附和去溶剂化过程。

文章要点

1）电化学组装的穿孔介孔SiO₂界面相具有串联的亲水性-OH和疏水性-F基团，可作为Janus介孔加速剂，促进快速稳定的Zn²⁺还原反应。

2）结合原位电化学数字全息术、分子动力学模拟和光谱表征表明，-OH基团从本体电解质中捕获Zn²⁺簇，然后-F基团排斥溶剂化壳中的配位H₂O分子，从而实现串联离子还原过程。

3）所得对称电池在4和10 mA cm⁻²的高电流密度下分别表现出超过8000和2000小时的可逆循环。串联化学的可行性在Zn//VO₂和Zn//I₂电池中得到了进一步证明，并且它可能适用于其他水性金属离子电池。

参考文献

Lipeng Wang, et al, Tandem Chemistry with Janus Mesopores Accelerator for Efficient Aqueous Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c14019

https://doi.org/10.1021/jacs.3c14019