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南開大學張凱團隊Angew.：功能化MOF人工SEI實現5000次循環鋅金屬電池！

水系鋅電池（AZB）具有高安全性和低成本的特點，但復雜的負極副反應和枝晶生長嚴重地限制了其商業化。

圖1. Zn在不同襯底上的沉積示意以及功能電極的制備過程

南開大學張凱等提出了一種乙二胺四乙酸（EDTA）功能化的MOF-808（MOF-E）作為人工SEI來協同調節負極脫溶劑化和沉積過程。

實驗和理論研究證實，接枝在MOF-E通道中的EDTA基團作為離子捕獲的觸角，可與Zn²⁺有力地配合，加速了Zn²⁺的解溶劑化和傳輸過程。

MOF的孔隙具有均勻的誘導脫溶劑化位點，加上快速的離子傳輸通道，可引導水平排列的Zn沉積，其具有（002）的優先方向。

圖2. Zn²⁺脫溶劑化過程的機制

因此，Zn沉積/剝離的CE提高到99.70%，Zn|MOFE@ Cu電池的壽命延長到2500次。MOF-E@Zn|KVOH（水合釩酸鹽，KV₁₂O_30-y-nH₂O）電池在8A g^-1時平穩地運行了5000次后容量保持率達到90.47%。

此外，相應的小軟包電池可使發光二極管（LED）即使在彎曲和切割的惡劣條件下也能發光。總體而言，這項工作擴展了為可持續負極設計SEI層的路線，促進了AZB的商業應用。

圖3. 電化學性能研究

Bifunctional Interphase with Target-Distributed Desolvation Sites and Directionally Depositional Ion Flux for Sustainable Zinc Anode. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202304503

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