新型手性超分子凝胶网络助力锌电池实现高循环稳定性

研究者们开发了一种手性超分子凝胶网络，旨在提高锌金属电池的稳定性与性能。水系锌金属电池因其安全性与成本优势备受关注，但锌金属与电解质的界面不稳定影响了其应用，导致锌枝晶生长、析氢反应等问题，降低电池效能并缩短寿命。虽然凝胶聚合物电解质可以增强锌金属界面的稳定性，但传统的聚合物往往缺乏主动调控界面的能力。因此，研究团队提出通过调控分子间的非共价相互作用，以改善胶体网络的紧密性、链段动态及离子运输微环境。

电子科技大学的陶斯禄教授和杜晓扬副教授与其他高校的教授合作，采用了一种立体定向的超分子网络策略，以优化锌金属电池的界面稳定性。研究中，通过将手性R构型的分子嵌入非手性聚合物宿主，借助构型依赖的超分子组装增强了聚合物与客体之间的相互作用，促成了更稳固的网络结构。相比于S对映体和其外消旋混合物，R-CPP的聚合物-客体相互作用更为广泛且协同，有效提高了锌离子的传输效率，抑制了副反应。

该超分子网络不仅限制了自由水的高反应性，减少了寄生反应，还通过调整Zn²⁺的溶剂化环境以优化锌的沉积过程。最终，锌电池在经历5800小时的稳定循环后，Zn‖R-CPP‖VO₂电池在1 A g⁻¹条件下的容量保持率达91.2%，在更高的5 A g⁻¹条件下循环3000次时仍达到81.0%。此项研究为锌金属电池的分子设计提供了新范式，展现了手性组装在提高电池寿命与性能中的潜力。相关研究成果已发表在《Advanced Materials》期刊上。 龙8体育