鋅金屬負極在大規(guī)模儲能系統(tǒng)中的應用引起了人們的關注。然而，由于鋅的可逆性較差，控制其成核和生長行為至關重要。

在此，浦項科技大學Changshin Jo團隊制備了一種由黃原膠和聚 (環(huán)氧乙烷) (PEO)制造的保護層(表示為XP PL)。該保護層具有結(jié)構(gòu)化的表面形貌和豐富的含氧官能團。當僅使用玻璃纖維膜 (GF) 時，循環(huán)后觀察到嚴重的鋅枝晶生長。

引入XP PL后，Zn金屬受到物理/化學保護觀察到無枝晶的Zn沉積。XP PL保護的Zn||Cu電池在2mAcm-2的電流密度下可長期運行>5000次。

圖1.XP PL的制備流程

總之，該工作制備了含有離子導電聚合物的生物聚合物保護層。由于聚合物之間的相互作用，膜的表面呈現(xiàn)出莖狀結(jié)構(gòu)。XP PL表現(xiàn)出光滑致密的表面（Rq ≈ 12 nm）和豐富的含氧官能團，導致均勻接觸和對 Zn 金屬的高親和力。

具有 XP PL保護的Zn-Cu 電池在 2 mA cm?2 和 1 mAh cm?2 下表現(xiàn)出 200 天的長循環(huán)壽命。最重要的是，使用 Celgard 2400 和 XP PL 代替 GF 的 Zn-Cu 電池表現(xiàn)出循環(huán)穩(wěn)定性，運行時間超過 1800 小時，Celgard 2400-XP PL 總厚度為 30 μm，比 GF 膜的厚度低六倍多。

因此，該項研究確定了增強鋅金屬穩(wěn)定性且促進水性 ZIB 發(fā)展的關鍵因素。

圖2. 電池性能

Biopolymer-Blended Protective Layer for Use in Stabilizing the Zinc Anode in Metal Battery Applications, Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102948