鋅負極的有機/無機混合人工功能層（AFL）設計在穩定鋅負極方面取得了良好進展。然而，這種工藝仍然無法同時提供持久的保護和快速的Zn²⁺遷移，特別是在高倍率的情況下。

廣東工業大學李成超、唐永超等設計了一種具有內在氫鍵供體（HBD）襯里的有機磷酸鹽超離子納米通道來解決上述挑戰。

圖1. 超離子納米通道設計

在此，由于其有序納米通道的直徑小于水合Zn²⁺離子和多陰離子的直徑，羥甲基鋅磷酸鹽（Zn(O₃PCH₂OH，ZnOPC）首先被考慮用于AFL設計。納米通道的尺寸效應可以為水合離子和多陰離子提供有效的離子篩選。

DFT計算表明，ZnOPC納米通道擁有比傳統磷酸鋅低35%的Zn²⁺遷移能壘，與測試結果高度吻合。此外，位于納米通道的豐富的-CH₂OH HBDs與水分子產生了有針對性的氫鍵作用，明顯促進了水合Zn²⁺離子的脫溶。

圖2. 半電池性能

因此，Zn@ZnOPC負極顯示了高達50 mA cm^-2的超高倍率性能，并且比裸Zn負極的過電位低36%。組裝的NVO//Zn@ZnOPC全電池在20 A g^-1的高電流密度下表現出20000次循環的超長壽命，每循環的容量衰減為0.016‰。

總之，這項工作開啟了在有機磷酸鹽超離子納米通道中發生的有針對性的氫鍵促進的脫溶效應，以用于高倍率耐用的AZB，這也為探索其他耐用和高倍率的水系電池開辟了一條新途徑。

圖3. 全電池性能

Intrinsic Hydrogen-Bond Donors-Lined Organophosphate Superionic Nanochannels Levering High-Rate-Endurable Aqueous Zn Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202661