南京大学金钟教授团队ACS Energy Letters：自吸附笼状邻碳硼烷原子簇衍生的人工界面用于稳定的水系锌离子电池

背景：锌金属负极因其高理论容量、低氧化还原电位等优势被视为有潜力的水系电池负极材料，但其实际应用面临枝晶生长、析氢副反应和电解液腐蚀等问题，导致循环稳定性差。现有优化策略如添加剂、凝胶电解质或人工界面层存在消耗快、性能不足或结构不稳定等局限性。研究目的：开发一种兼具优异电化学稳定性、高锌离子电导率且能长效抑制枝晶和副反应的全功能人工界面层。结论：南京大学金钟教授团队提出了一种创新解决方案，利用笼状邻碳硼烷簇通过自吸附在锌金属表面构建人工界面层。该界面层具有结构稳定性、化学惰性和疏水性，能有效屏蔽腐蚀、抑制析氢、引导锌均匀沉积并加速离子传输。实验表明，改性锌负极在对称电池和全电池中表现出超长循环寿命、高可逆性和优异倍率性能，例如在10 A g-1电流下经过3000次循环仍保持高容量。该工作为通过特定分子簇设计高性能界面层以稳定金属负极提供了新思路，有望推动水系多价离子电池的发展。