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Die starke Aktivität von Wassermolekülen verursacht eine Reihe von parasitären Nebenreaktionen an Zn-Anoden in den wässrigen Elektrolyten. Hier stellen wir Seidenfibroin (SF) als multifunktionalen Elektrolytzusatz für wässrige Zink-Ionen-Batterien vor. Die Umwandlung der Sekundärstruktur von SF-Molekülen von α-Helices in zufällige Knäuel in den wässrigen Elektrolyten ermöglicht es ihnen, das Wasserstoffbindungssystem zwischen freien Wassermolekülen zu durchbrechen und an der Solvationsstruktur von Zn2+-Ionen teilzunehmen. Die vom Zn(H2O)4(SF)2+-Solvationsmantel freigesetzten SF-Moleküle scheinen allmählich auf der Oberfläche von Zn-Anoden adsorbiert zu werden und bilden in situ einen hydrostabilen und selbstheilenden Schutzfilm. Dieser auf SF basierende Schutzfilm zeigt nicht nur eine starke Affinität zu Zn2+-Ionen, um eine homogene Zn-Abscheidung zu fördern, sondern hat auch ein gutes Isolierverhalten, um parasitäre Reaktionen zu unterdrücken. Dank dieser multifunktionalen Vorteile erreicht die Lebensdauer der Zn||Zn-symmetrischen Zellen über 1600 h in SF-haltigen ZnSO4-Elektrolyten. Darüber hinaus zeigt die Vollzelle bei Verwendung einer Kaliumvanadat-Kathode eine hervorragende Zyklusbeständigkeit über 1000 Zyklen bei 3 A g-1. Die in situ-Konstruktion eines Schutzfilms auf der Zn-Anode aus natürlichen Proteinmolekülen bietet eine effektive Strategie zur Erreichung hochleistungsfähiger Zn-Metallanoden für Zink-Ionen-Batterien.
Xu et al. (Mon,) haben diese Frage untersucht.