锌 (Zn) 金属基电池的应用受到不可控的热力学驱动的析氢反应和动力学诱导的枝晶生长的阻碍，导致循环稳定性降低和电池过早失效。

为了解决这些挑战，南方科技大学Hongfei Li引入了一种 pH 介导的表面电荷增强和离子选择性策略，利用一种简便的自组装方法，在 Zn 金属表面原位构建半胱胺 (SH-CH₂-CH₂-NH₂) 分子层 (SAL) (Zn@SCRIS-SAL)。

文章要点

1）在 pH 介导的质子化效应的触发下，这些层产生部分正表面（-NH₃⁺）以排斥水合质子和亲锌位点（-NH₂）以锚定 Zn²⁺。上述效应的协同作用使得高度可逆的锌金属化学反应能够有效抑制副反应和枝晶生长。

2）结果显示，对称电池中的 Zn@SCRIS-SAL 在 10 mA cm^-2 的高电流密度下表现出稳定性，超长寿命可达 2500 小时。通过将 Zn@SCRIS-SAL 与 I₂ 正极集成到全电池中，进一步确定了卓越的可逆性，与裸露的 Zn 基电池相比，其表现出较高的容量保持率。此外，用 Zn@SCRIS-SAL 组装的 80 mAh 软包电池在 5.18 mA h cm^-2 的面积容量下运行了 2500 次。

这项工作为精细调节高可逆水性 Zn 离子电池界面分子层的电子状态提供了一个新平台。

参考文献

Zhiquan Wei, et al, Surface Charge-Reinforced and Ion-Selective Layers for Stable Metal Zinc Anodes Chemistry, Energy Environ. Sci., 2024

DOI: 10.1039/D4EE01260G

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ee/d4ee01260g