一种多功能天然聚合物保护层能够显著提升高稳定性锌阳极的耐腐蚀性能和电化学活性

《Energy & Environmental Science》：A multifunctional natural polymer protective layer enables improved anti-corrosion and kinetics performances for highly stable zinc anode

水系锌离子电池因高理论容量、安全性和成本效益成为储能理想选择，但其应用受副反应和枝晶生长限制。本研究通过一锅法构建天然聚果胶（NPGP）多功能保护层，抑制水介副反应并提升界面动力学，实现超长5620小时循环和高达99.64%的平均库仑效率，同时NPGP@Zn|MnO?全电池循环1350次容量保持率97.46%。

　　

水基锌离子电池（AZIBs）具有高理论容量、固有的安全性和成本效益，正成为电网规模储能设备的理想候选者。然而，其实际应用受到寄生副反应和大量枝晶生长的严重阻碍。本文采用一种简单的一步法制备了基于天然Nicandra physalodes（L.）果胶（NPGP）的独立多功能聚合物框架，无需额外粘合剂。理论计算和综合实验表明，NPGP保护层的三维连续骨架结构以及丰富的极性基团能够同时抑制水介导的副反应，提高界面动力学性能，并加速Zn²⁺的脱溶过程。扫描电化学显微镜和小角中子散射进一步证实，NPGP能够实现无枝晶的锌沉积。得益于这种多功能协同界面调控作用，经过NPGP改性的锌阳极在超过5620小时的循环使用后仍能保持优异的性能，平均库仑效率高达99.64%。此外，NPGP@Zn||MnO₂全电池在1350次循环后仍保持了97.46%的高容量保持率。这项工作为设计长寿命、高可逆性的AZIBs提供了可行且有价值的指导。