AEM：三维隧道框架加速Zn2+扩散，助力长寿命锌金属负极

本文针对水系锌离子电池中锌金属负极面临的析氢反应、腐蚀及枝晶生长等问题展开研究。研究目的旨在设计一种能够同时实现阻隔活性水与促进快速均匀锌离子迁移的人工界面层。奥克兰大学王子运团队提出了一种由APTES与β-Si3N4复合构建的三维隧道框架界面（ASN）。该界面通过物理隔离抑制水诱导副反应，并利用Si–N位点促进锌离子在隧道框架中的快速跳跃迁移。通过DFT计算、XAFS、原位拉曼光谱及原位电化学阻抗谱等表征，系统揭示了ASN界面调控锌离子扩散与沉积行为的机制。研究表明，ASN界面使沉积更快进入均匀三维成核/生长阶段，缓解了近界面锌离子浓度极化。实验结果显示，ASN@Zn对称电池在3 mA cm-2下稳定循环超过1800小时，半电池循环1500圈平均库仑效率达99.89%，全电池在14 A g-1下稳定循环近10000圈。研究结论指出，这种“隔离水”与“调控锌”协同设计的界面层，为构建高稳定水系锌离子电池提供了新思路。