Angew. Chem. ：可自愈合的去溶剂化保护层助力长寿命锌离子电池

得益于其高安全、低污染、低成本等优势，水系锌离子电池在大规模储能方面具有广阔的应用前景，然而在电化学过程中，锌负极不受控制的枝晶生长以及与电解液的严重的副反应限制了锌离子电池的实际应用。构筑人工保护层是提升锌负极在水系电解液中的循环寿命的有效方式，但在高面容量的充放电条件下，普通保护层难以承受锌电极巨大的体积变化进而发生不可逆的破坏（破裂和脱落），致使其对于锌负极的保护效果大打折扣。

近日，同济大学、华中科技大学黄云辉教授和伽龙教授团队设计了一种具有自愈合特质的功能性高分子（SIR）作为水系锌离子电池中锌负极的保护层，这种保护层改善了锌负极-电解液界面处锌离子的反应环境和电沉积行为，提升了锌离子电池的循环稳定性。

设计的SIR主要由自愈合位点、交联单元以及柔性链段三部分组成。通过引入的分子间氢键赋予了这种高分子自愈合的特质使其可以原位的修复循环过程中产生的机械损伤。另外，分子中大量存在的杂原子与锌离子具有较强的结合力。这种较强的相互作用降低了电极界面处水合锌离子溶剂化鞘中的水分子个数，加速了水合锌离子的去溶剂化过程。

得益于精准的结构设计，SIR涂层可以优化水合锌离子的去溶剂化过程、诱导锌离子均匀的沉积并抑制副反应的发生。即使涂层厚度仅为360 nm，由SIR修饰的锌电极组装的对称电池在2 mAh cm⁻²的沉积量下具有> 3500 h的循环寿命，在20 mAh cm⁻²的高沉积量下仍然展现出> 950 h的稳定循环。相较于未修饰的锌负极，由SIR修饰的锌负极和二硫化钒正极组装的全电池寿命也得到了显著的提升。

论文信息：

High-Capacity and Long-Life Zinc Electrodeposition Enabled by a Self-Healable and Desolvation Shield for Aqueous Zinc-Ion Batteries

Long Qie,Haoran Du,Ruirui Zhao,Ying Yang,Zhikang Liu,Yunhui Huang

文章的第一作者是同济大学的博士研究生杜浩然。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202114789

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