近日,华南师范大学的兰亚乾教授、陈宜法教授团队通过制备了一种具备空间电场效应的亲锌COFs(Ti6Cu3-COF—由Ti6和Cu3团簇构建),采用电喷雾的方法在锌箔上实现了大批量制备,将Ti6Cu3-COF涂层作为水系锌离子电池的人工保护层可以显著抑制水合锌离子的溶剂化效应抑制了枝晶生长和析氢反应,同时提升了电池的动力学性能。通过电池性能测试,分子动力学模拟和密度泛函理论(DFT)计算等深入探究了采用电喷雾法获得的双金属簇构建的COFs基人工保护层的空间电场在电池充放电过程中对于枝晶生长的抑制作用及水合锌离子的去溶剂化效果。该研究为大规模商业化制备人工保护层提供了可行的办法,揭示了双金属簇构建的COFs在同时抑制枝晶生长和析氢方面巨大的应用前景和潜力,为后续的该领域的研究提供一定的理论参考和实验基础。

该工作中,研究人员结合双金属簇构建的COFs材料的优点,使得制备得到的电极保护层具有出色的孔隙率、浸润性和均匀的集成微空间静电场等,进而表现出均匀的离子通量和较低的成核过电势、良好的析氢抑制作用以及优异的动力学性能。与纯锌箔电极相比,该改性后的锌金属负极表现出良好的循环稳定性和均匀锌沉积的能力(20 mA cm-2,10000次循环)、极低的成核过电势(~79.1 mV)。这项工作为由双金属簇COFs构建的空间电场在ZABs电池中的应用和探索提供了新的策略,同时也为大规模工业化生产人工保护层提供可行的办法。



Dr. Can Guo, Jie Zhou, Yuting Chen, Huifen Zhuang, Jie Li, Jianlin Huang, Yuluan Zhang, Prof. Yifa Chen, Prof. Shun-Li Li, Prof. Ya-Qian Lan
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202300125