UIO-66/多孔石墨烯复合保护层协同调控锌金属负极实现高性能水系锌离子电池长效稳定

为解决水系锌离子电池(AZIBs)中锌枝晶生长、析氢反应(HER)和界面副反应等关键问题，研究人员通过原位生长策略，在废旧锂离子电池石墨衍生的多孔石墨烯(hG)支架上构建UIO-66/rhG0.1分级结构保护层。该设计实现离子通量均质化与电场重分布的双重调控，使对称电池获得2700小时超长循环稳定性（44 mV超低极化），全电池500次循环后容量保持率达62.4%（220.8 mAh g?1），为高稳定锌负极开发提供新思路。

　　

锌金属负极作为水系锌离子电池(AZIBs)的核心组件，长期受困于锌枝晶不可控生长、剧烈析氢反应(HER)以及有害界面副反应三大难题。科研团队创新性地采用"分子笼"金属有机框架材料UIO-66与多孔石墨烯(holey graphene, hG)复合，利用废旧锂离子电池石墨制备出具有分级孔道的UIO-66/rhG_0.1人工保护层。这种精巧设计犹如为锌负极穿上智能防护衣：UIO-66的纳米孔道发挥离子筛分作用，而hG的三维导电网络则实现电场均匀分布，二者协同作用形成"离子整流器"。实验数据显示，修饰后的锌负极在对称电池中展现出马拉松式的2700小时循环寿命，极化电压仅44 mV。当与NaV₃O₈正极组队时，全电池性能显著提升，500次循环后仍保持220.8 mAh g^?1的可逆容量，较裸锌负极提升近93%。该研究为开发"高寿命运维他命"型锌基电池开辟了新路径。