超薄蛭石纳米片基人工界面层调控Zn^(2+)离子通量助力高性能锌金属负极

水系锌离子电池因其成本低、安全性高成为了近年来的研究热点,然而循环过程中的枝晶生长和界面腐蚀等问题严重限制了此类电池的实际应用。本文利用超薄蛭石纳米片(Vermiculite sheets,VS)在锌金属负极表面制备了具有核壳结构的多功能离子整流器(Ionrectifier,IRT)人工界面层.其中,疏水性聚偏二氟乙烯(PVDF)外壳能够将H_(2)O从锌负极表面驱离,赋予其优异的抗腐蚀效率(94.8%);VS内核的天然负电层间能够促进Zn^(2+)的迁移动力学(t_(+)=0.79)和密实沉积.结果表明,锌负极的电化学稳定性和沉积一致性大大提高,即使在高电流密度(3mA cm^(-2))下,IRT保护下的锌负极仍能稳定工作1600小时以上,并获得2400mAh cm^(-2)的累积放电容量.同时,利用该人工界面层组装的Zn//NH_(4)V_(4)O_(10)软包电池在1Ag^(-1)下循环150圈后的容量保持率高达94.3%.这种低成本、高效率的负极界面改性策略为水系电池的商业化提供了可能。