东华大学焦玉聪/武培怡团队 Adv. Mater.: 仿生N-H···O=V键合新策略助力Ah级锌钒电池

该研究针对水系锌离子电池中钒基正极结构稳定性差、界面副反应严重等问题，提出了一种基于仿生氢键网络的稳定化新策略。研究背景在于，水系锌离子电池虽具高安全性和低成本优势，但锌负极的枝晶、析氢及正极的晶格畸变和钒溶解严重制约了其实际应用。研究目的是通过分子调控同时稳定正极结构和界面。东华大学焦玉聪/武培怡团队受蛋白质二级结构中N-H···O=C氢键启发，利用聚(N-丙烯酰胺甘氨酸酰胺)（PNAGA）构建聚合物集成电解质。PNAGA的N-H基团与钒基正极的V=O形成稳定的N-H···O=V氢键网络，增强了钒氧骨架稳定性，抑制了钒溶解和结构退化。同时，PNAGA协同调控了Zn²⁺溶剂化结构和界面化学环境，降低了自由水活性，促进了稳定的电极/电解质界面层形成。结论表明，该仿生策略有效协同稳定了正极结构与界面，组装的Ah级软包电池在循环50次后容量保持率达96.3%，展现了优异的长循环稳定性，为高稳定性水系锌离子电池的设计提供了新思路。