金属有机框架（MOFs）具有可调的多孔结构和化学成分，能够促进锌离子电池负极界面处Zn2+离子的脱溶和传输，从而提升了安全且经济高效的水系锌离子电池的实际应用。然而，在电池中确保晶体MOFs的结构稳定性和使用寿命仍然是一项挑战。
在此，英国伦敦大学学院何冠杰、东南大学尹奎波、丹麦奥尔堡大学岳远征等人设计并制备了一种MOF玻璃中间层，即ZIF-62玻璃中间层。
结果显示，该种中间层的引入使锌负极具有出色的循环寿命。即在Zn过量的Zn||MnO2全电池中以及在质量负载为12.85 mg cm-2的锌-碘软包电池中，均表现出卓越的循环性能。这种优越的循环性能归因于ZIF-62玻璃独特的结构提供了更高的构型自由度，使其能够承受机械应力并延长Zn2+离子的扩散路径。
图1. ZIF晶体和ZIF玻璃夹层电池的电化学性能
总之，该工作证明具有ZIF玻璃中间层的锌负极具有卓越的循环稳定性和优异的电化学性能。这些特性源于抗应力的离子传输过程以及锌离子传输路径的扩展。
此外，根据DFT计算和不同温度下的固态核磁共振测量，ZIF玻璃中N−N配位距离的减小促进了Zn2+离子的传输过程，满足了快速离子传输的要求。由于ZIF玻璃中不存在晶界，因此具有稳定、快速且均匀的锌沉积过程。基于此，ZIF玻璃中间层实现了水系锌离子电池的超长寿命和循环稳定性。因此，该工作为电池材料的结构与离子传导之间的关系提供了深刻的见解。
图2. ZIF晶体和ZIF玻璃夹层的离子输运动力学
An Adaptable Structure of Metal‐Organic Framework Glass Interlayer Enables Superior Performance in Aqueous Zinc‐Ion Batteries， Advanced Materials 2024 DOI: 10.1002/adma.202413167
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