电池"无"隔膜？SEI新"膜"法!

**“膜”法世界，“锌”的旅途——配体助力，轻装出行** 【研究背景】 枝晶是阻碍锌基水系电池发展的一个亟待解决的问题。电沉积过程主要包含离子迁移、电还原和电结晶三个步骤。上述三个过程任何一个过程得不到有效的调控都会引起不可控电沉积，最终导致枝晶的产生。对电沉积基本过程进行全程优化是解决枝晶问题的根本途径。然而，近些年来不断涌现出的界面保护层策略更多地关注于离子传输和电结晶过程以抑制枝晶的生长，而界面保护层对Zn ^2+^ 还原反应（ZRR）反应动力学的不利影响需要引起重视。这些策略即便利用较厚的隔膜（>250 μm）来协助界面保护层阻止枝晶的刺穿，但是在大电流长循环等严苛测试条件下的表现仍然不尽如人意。并且，较厚较重的隔膜也会显著地降低电池的体积、质量能量密度。可以不要隔膜吗？这方面的思考或许值得探索。与隔膜辅助界面保护层的策略相比，开发多功能的新型界面保护层，高效地调节ZRR电沉积过程，并替代“传统”隔膜发挥阻隔的作用，或许是一种实现长寿命、高能量密度锌基水系电池的新探索。 本文在Zn负极表面构建了超薄的多功能一体化配体缓冲层，将具有供电子p-π共轭效应的配体引入其中，高效地调控ZRR电沉积过程。结果表明，这种精心设计的配体缓冲层，不仅能有效地抑制枝晶的生长，而且还可以减少Zn ^2+^ -O配位环境中的负电荷，赋予ZRR加速效应。加之绝缘特性，使得缓冲层可以取代传统隔膜，实现独特的“无隔膜”电池。这对发展新型界面保护层或许具有指导意义。 【研究亮点】 ① 揭示了供电子p-π共轭效应独特的ZRR加速效应。针对传统界面保护层存在的问题，开发一种多功能的一体化配体缓冲层。该缓冲层不仅可以通过配位作用调控Zn ^2+^ 的传输和沉积行为以高效地抑制枝晶的生长，而且还表现出传统界面层所不具备的特性（ZRR加速效应）。其中配体的供电子p-π共轭效应可以减少Zn ^2+^ -O配位环境中的负电荷，从而使得Zn ^2+^ 更易得电子，促进还原反应发生。 ② “无隔膜”赋能水系电池。在当前ZAB的评测中，研究人员广泛使用的传统隔膜GF隔膜等，是否能满足产业化进程的实际需求？电池商用化过程中电池轻薄化对能量密度提升至关重要，目前广泛使用的GF隔膜往往存在厚度大（680 μm）、重（12 mg/cm ^2^ ）且成本高（680 $/m ^2^ ）等问题。然而，更薄更轻更价廉的PP无纺布膜和滤纸，由于难以阻挡枝晶刺穿又无法满足ZABs应用需求。思考一下，如果没有隔膜还能否稳定运行？一体化配体缓冲层（20 μm）作为人工SEI保护锌负极抑制枝晶的同时，其绝缘特性力学特性使其可以取代额外添加传统隔膜，从而实现长寿命、高能量密度的“无隔膜”电池。得益于此，“无隔膜”Zn