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  該研究報道了一種具有正相對陰離子親和力的親陰離子聚合物電解質。通過引入弱吸附陽離子的聚合物主鏈和強吸附陰離子的另一條聚合物鏈，削弱了Zn2?的陽離子-偶極配位作用，從而促進鹽的解離并限制陰離子的遷移。該聚合物電解質設計理念通過使用聚丙烯酰胺和芳綸納米纖維得以驗證。制備的親陰離子聚合物水凝膠電解質（APHE）有效抑制了析氫反應（HER），形成了薄且強附著性富無機物固態電解質界面（SEI）。該親陰離子聚合物電解質還展現出高Zn²⁺遷移數（0.71），使得Zn_0.25V₂O₅||Zn（30 μm）軟包電池（4.9 mAh cm^-2）在超過270次循環后仍能實現高度可逆性。

  該工作以“Customizing Ion Transport by Anionphilic Nanofiber-Polymer Electrolyte for Stable Zinc Metal Batteries”為題發表在《Advanced Materials》上（10.1002/adma.202519057）。文章第一作者是東華大學朱小青博士。該研究得到國家自然科學基金委的支持。

圖1 親陰離子聚合物電解質的設計原理

圖2 水凝膠基質中的選擇性離子調控

圖3 驗證聚合物電解質親陰離子作用的界面光譜表征

圖4 界面化學與SEI結構表征

  總之，該研究報道了一種用于穩定充放電實用ZMBs的親陰離子聚合物電解質。親陰離子聚合物鏈含有可限制部分陰離子遷移并實現高Zn²⁺溶劑化/去溶劑化動態過程的親電位點。綜合表征與模擬揭示了親陰離子水凝膠電解質在提高tZn2?和抑制HER方面的關鍵作用。此外，親陰離子水凝膠降低了在SEI形成的競爭反應中HER發生的優先級，從而促進陰離子的還原，并利于形成致密均勻的富無機物SEI。該研究設計的親陰離子聚合物水凝膠電解質使鋅金屬電池具備了高倍率性能和長循環壽命。對稱鋅電池運行超過4950小時。實用的Zn_0.25V₂O₅||Zn金屬軟包電池實現了高能量密度和高功率密度，達到了150 Wh kg^-1的高能量密度，并在270次循環中保持99.2%的平均庫侖效率。該研究通過親陰離子聚合物調控界面溶劑化化學，解決了鋅金屬電池中的電化學不可逆性問題，這對高性能鋅金屬電池的發展至關重要。

  文章鏈接: https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202519057