弱溶剂化氟化溶剂调控界面稳定性和离子动力学构建高性能锂金属电池

本文创新性地利用Hofmeister效应构建了聚乙烯醇(PVA)水凝胶整合离子通道的功能性复合膜，解决了水系锌离子电池(AZBs)中锌负极枝晶生长和副反应难题。通过PVA水凝胶的均匀离子通道设计，实现了Zn2+的高效均匀扩散/沉积，使电池在10 mA cm?2下稳定循环2000小时，为先进AZBs开发提供了新思路。

　　

Highlight

本研究通过Hofmeister效应在混合纤维素酯(MCE)膜中原位构建了聚乙烯醇(PVA)-ZnSO₄复合膜(MCE-PVA-ZnSO₄)。SO₄^2?的盐析效应促使PVA链通过氢键交联，在膜孔和表面形成均匀稳定的水凝胶网络。这种独特的"孔-表面一体化"离子通道显著提升了Zn²⁺传输效率，使电池在10 mA cm^?2电流密度下实现超2000小时稳定循环。

Results and discussion

如图1a所示，纤维素膜的亲水基团(-COO^?/-OH)促进了PVA溶液渗透。在ZnSO₄溶液中，强盐析效应的SO₄^2?通过重构PVA分子间氢键网络，实现了多孔膜内PVA的原位凝胶化。这种设计巧妙解决了传统凝胶电解质难以均匀填充膜孔的技术瓶颈。

Conclusion

多孔膜中惰性骨架与电解液填充孔道的动力学差异会导致锌离子电池(AZBs)的不均匀沉积。本研究利用Hofmeister效应将PVA水凝胶原位引入隔膜，构建的均质化离子通道能同步解决枝晶生长和界面副反应问题，为开发高性能AZBs提供了新型功能膜设计范式。