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?施思齊/劉波/陳繼章AFM：隔膜的篩分效應(yīng)實現(xiàn)無枝晶的耐用水系鋅離子電池

鋅枝晶和寄生反應(yīng)對水系鋅離子電池（AZB）的循環(huán)性影響很大。雖然事實證明隔膜改性能有效解決這些問題，但所開發(fā)的大多數(shù)隔膜都太厚，無法滿足實際要求。

圖1.?UiO-66-NH2調(diào)節(jié)Zn²⁺離子配位和遷移的基礎(chǔ)

上海大學(xué)施思齊、井岡山大學(xué)劉波、南京林業(yè)大學(xué)陳繼章等將一種氨基（-NH₂）官能化的Zr基金屬有機(jī)框架（MOF，UiO-66-NH₂）與木質(zhì)纖維素（LC）相結(jié)合，通過直接的真空過濾技術(shù)開發(fā)了用于AZB的復(fù)合隔膜（LC@UiO-66-NH2）。

由此產(chǎn)生的隔膜具有幾個值得注意的優(yōu)點，包括20 μm的低厚度、47.4 MPa的高機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)異的柔韌性、良好的親水性和良好的離子傳導(dǎo)性。值得一提的是，-NH₂極性基團(tuán)已被證實能與Zn²⁺和H₂O產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用，這有利于Zn²⁺離子通量的均勻性和H₂O分子的固定。因此，這種復(fù)合隔膜可以增加Zn²⁺離子遷移數(shù)，降低脫溶劑化活化能，促進(jìn)均勻的鋅沉積，加快鋅沉積動力學(xué)，抑制析氫寄生反應(yīng)。

圖2.?Zn//Zn電池的電化學(xué)性能

受益于上述優(yōu)勢，采用這種復(fù)合隔膜后，鋅電極在電流密度為2 mA cm^-2時的工作壽命超過了2000小時，并具有顯著的無枝晶特性，即使在25 mAh cm^-2的超高容量條件下仍可正常工作。此外，由此產(chǎn)生的鋅//二氧化錳電池還具有卓越的倍率能力和出色的循環(huán)性?？傮w而言，這項研究為利用氨基官能團(tuán)抑制水系電池中的不利現(xiàn)象提供了新的見解。

圖3.?Zn//Cu、Zn//MnO₂和Zn//AC ZHSs的電化學(xué)行為

Amino-Enabled Desolvation Sieving Effect Realizes Dendrite-Inhibiting Thin Separator for Durable Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202307384

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