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鋅（Zn）金屬負極作為高能鋅基電池的有前途的候選材料，因其高比容量和安全性而受到越來越多的關注。然而，無法控制和致命的鋅枝晶問題在實際應用中表現出很大的局限性。

在此，上海大學王勇教授等人設計了一種使用超分子（SM）的新型玻璃微纖維（GF）隔膜（GF@SM），與未改性的隔膜相比，GF@SM中豐富的極性基團（氨基、羰基和三嗪）顯示出對Zn²⁺的有益吸附，并防止了Zn²⁺和Zn枝晶的局部積累。

在鍍鋅/脫鋅過程中，復合隔膜就像一個篩子，有利于分散均勻分布的鋅離子，避免鍍鋅金屬的集中聚集。特別是，在含有GF@SM的電池中，遷移的Zn²⁺將被很好地誘導均勻沉積在基底上，這可以通過原位光學顯微鏡觀察證明。同時，極性基團與鋅離子之間的強吸附可以通過DFT計算得到證實。

圖1. 原始隔膜、GF@SM隔膜的示意圖及表征

因此，當應用于鋅金屬電池時，GF@SM隔膜可以有效提高電化學性能。對于恒電流充電/放電測試，具有GF@SM的Zn對稱電池可以提供2000小時的超長壽命和穩定的電壓極化。

基于GF@SM復合隔膜的Zn|MnO₂全電池在1 A g^-1下循環 1000 次后表現出穩定且高的比容量（159.8 mAh g^-1）和優異的倍率性能。這種復合隔膜的不尋常設計及其有前途的應用為安全和高性能的鋅金屬電池提供了有益的指導。

圖2. 基于兩種隔膜的Zn|MnO₂全電池的電化學性能

Uniform Distribution of Zinc Ions Achieved by Functional Supramolecules for Stable Zinc Metal Anode with Long Cycling Lifespan, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.11.002

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上大王勇EnSM：實現長壽命的穩定鋅金屬負極的功能超分子

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