서브 나노 채널 내의 물 포획기가 단계별 아연 이온 탈수 촉진하여 고효율 수성 아연-금속 배터리 실현

초록 아연 금속은 폭력적이고 오래 지속되는 수분 유도 부작용과 제어할 수 없는 수지상 아연 성장으로 고통받아 수성 아연-금속 배터리(AZMB)의 쿨롱 효율(CE) 및 수명을 심각하게 감소시킨다. 활성 물질의 해로운 영향을 억제하기 위해, 징크 금속을 보호하기 위해 내부에 물 포획기가 장식된 안정적인 지르코늄 기반 금속-유기 구조체를 사용한다. 좁은 채널 내의 물 포획기는 용매화된 아연 이온에서 물 분자를 지속적으로 포획하고 단계별 탈용매화/탈수 과정을 촉진하여 응집 전해질 구성을 형성하도록 유도한다. 이는 곧 물 유도 부식과 부작용을 제거한다. 더욱 중요하게도, 기능화된 서브 나노 채널은 이온 정류기로 작용하며, 아연 이온의 빠르고 균등한 수송을 촉진하여 수지상 아연이 없는 형태로 이끈다. 결과적으로, 보호된 아연 금속은 10,000시간 이상의 전례 없는 사이클 안정성과 4,000사이클 동안 평균 99.92%의 초고효율을 나타낸다. 더욱 고무적으로, 실용적인 NH 4 V 4 O 10 //Zn 파우치 셀을 제작하여 98 mAh의 용량(고양음극 질량 부하 25.7 mg cm −2 에서)과 150 사이클 후 86.2%의 용량 유지를 달성한다. 고도로 가역적인 아연 금속 양극을 촉진하는 이 새로운 전략은 AZMB의 실용적 활용을 촉발할 것이다.