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固態聚合物電解質(SPE)有望用于高性能鋅金屬電池(ZMB)，但它們面臨著離子電導率低、Zn²⁺遷移數(t_Zn2+)有限以及電解質電極界面不穩定等關鍵挑戰。

在這里，香港理工大學Songhua Cai，Zheng-Long Xu，上海交通大學Yanming Wang提出了一種有效的方法，涉及缺失連接金屬有機骨架(MOF)催化的聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)/聚丙烯酰胺(PAM)共聚物SPE，用于單個Zn²⁺傳導和無縫電解質-電極接觸。

文章要點

1）單個Zn²⁺傳導是由OTF?陰離子錨定到缺失連接MOF的不飽和金屬位點上而促進的，而PEGDA和PAM鏈與Zn²⁺離子競爭配位，促進快速的Zn離子傳輸。

2）全固態電解質在室溫下同時實現了1.52 mS cm^?1的優異離子電導率和0.83的高t_Zn2+，以及均勻的Zn金屬沉積（對稱電池中1000次循環）和高Zn電鍍/剝離效率（非對稱電池中600次循環后>99%）。

3）SPE在Zn//VO₂全電池中的應用進一步得到證明，其使用壽命長達2000次循環，容量衰減率極低，僅為每次循環0.012%。

這項工作提供了一種有效的策略，即使用缺失連接劑MOF來催化競爭性配位共聚物以加速Zn²⁺離子傳導，從而有助于未來設計全固態ZMB。

參考文獻

Xiaobin Hui, et al, Missing-Linker Defect Functionalized Metal?Organic Frameworks Accelerating Zinc Ion Conduction for Ultrastable All-Solid-State Zinc Metal Batteries, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c07907

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c07907