二维金属有机框架复合水凝胶电解质调控锌可逆沉积提升水系锌离子电池性能

为解决水系锌离子电池(AZIBs)中锌负极枝晶生长和副反应导致的循环稳定性差等问题，研究人员开发了一种集成二维卟啉基金属有机框架(MOF)的多功能水凝胶电解质(HE)。该材料不仅提升离子电导率至14.87 mS cm?1，还能通过氮供体位点引导Zn2+均匀成核，使锌负极在20次循环中库仑效率达98.8%，并实现3000小时稳定循环。与钒基正极组装的电池在1 A g?1下2000次循环后容量保持率达78%。

　　

这项突破性研究揭示了二维卟啉基金属-有机框架(MOF)与水凝胶电解质(HE)的协同机制。通过将具有四氮供体位点的MOF纳米片整合至聚合物网络，不仅显著增强基质的机械强度，其14.87 mS cm^?1的超高离子电导率更打破了传统电解质的性能瓶颈。有趣的是，这些MOF在充放电过程中会自发迁移至锌-电解质界面，像"分子捕手"般通过卟啉环的氮原子精准捕获Zn²⁺离子，引导金属锌以原子级平整的方式沉积。这种智能界面调控使锌负极在严苛测试条件下展现出惊人稳定性——不仅耐受12 mA cm^?2的临界电流密度，更在3000小时深度循环中始终维持电极结构完整性。当与钒基正极联用时，整个电池系统犹如被注入了"长寿基因"，在2000次充放电后仍保留78%的容量，为下一代储能器件树立了新标杆。