基于异质纳米颗粒界面层(HeNIL)的锌电极性能增强机制及其在长寿命锌金属电池中的应用

为解决锌离子电池(ZIBs)中析氢反应(HER)、腐蚀副产物钝化和锌枝晶生长等相互关联的难题，研究人员创新性地开发了由亲锌性氟化铝和亲水性氧化铝纳米域构成的异质纳米颗粒界面层(HeNIL)。该保护层通过促进Zn2+去溶剂化动力学，实现了超1000小时的对称电池循环寿命（2.5 mAh cm?2），并在Zn/MnO2全电池中取得200次循环后90.1%的容量保持率（4.6 mAh cm?2高面容量正极），为长寿命锌金属电池设计提供了新范式。

　　

锌离子电池(ZIBs)长期受困于析氢反应(HER)、腐蚀副产物钝化和金属锌枝晶生长等连锁问题，其核心诱因之一在于Zn²⁺迟缓的去溶剂化动力学。这项研究首次提出由亲锌性氟化铝(AlF₃)和亲水性氧化铝(Al₂O₃)纳米域构成的"异质纳米颗粒界面层"(HeNIL)，该设计如同给锌电极穿上智能防护甲——既能阻断副反应，又能加速离子脱去溶剂壳的过程。奥秘在于水合锌离子与HeNIL间的动态相互作用，使离子传输过程如同经过精心调谐的分子级高速公路。实验数据令人振奋：HeNIL修饰的锌对称电池在2.5 mAh cm^?2条件下稳定运行超1000小时；搭配4.6 mAh cm^?2高载量MnO₂正极的全电池，200次循环后仍保持90.1%的容量，堪称锌电界的"长寿密码"。这项突破不仅揭示了界面工程对离子传输动力学的调控机制，更为实现实用化高能量密度锌金属电池指明了新航向。