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鋅金屬負極在水系電解質中存在嚴重的枝晶生長和寄生析氫，這阻礙了它們的實際應用。

中科院大連化物所王二東等在鋅負極上引入結合了金屬有機骨架(UIO-66-SO3H)和柔性磺化聚醚醚酮(SPEEK)粘結劑的帶負電保護層（表示為USL-Zn），以抑制枝晶和副反應。

圖1. 分子模擬及半電池性能

受益于UIO-66被電負性和親鋅的-SO₃-基團修飾，Zn²⁺可以輕松吸附到均勻分布的通道中，從而有效地使Zn²⁺通量均勻化并緩解Zn²⁺的消耗。

同時，USL薄膜不僅可以作為物理屏障阻止水的滲透和排斥陰離子（SO₄^2-），而且還可以控制Zn²⁺的溶劑化結構，減弱Zn表面的析氫反應和鈍化。此外，在彈性柔韌的SPEEK粘結劑的幫助下，所得薄膜表現出優異的機械強度和對鋅金屬的強附著力，可以承受較大的體積變化并保持其完整性。

圖2. 對稱電池性能

因此，USL-Zn電極在各種電流密度和容量（5 mA cm^-2、5 mAh cm^-2下700小時和10 mA cm^-2、10 mAh cm^-2下300小時）下均具有高循環穩定性，并實現了99.34% 的高平均庫侖效率（1 mA cm^-2for 1 h）。

此外，USL-Zn//VO₂全電池還表現出優異的穩定性（在1 A g^-1時經過1200次循環后容量保持率為95.4%）。總之，該策略提供了對水系電池中SEI層設計的深入了解，并將促進鋅金屬電池的潛在應用。

圖3. 全電池性能

Anion-functionalized Interfacial Layer for Stable Zn Metal Anodes. Nano Energy 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107751

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