An Adaptable Structure of Metal‐Organic Framework Glass Interlayer Enables Superior Performance in Aqueous Zinc‐Ion Batteries

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作者
Zhenjing Jiang,Yanfei Zhang,Dorthe Bomholdt Ravnsbæk,Chengwei Gao,Niels B. Christensen,Fuhan Cui,Rui Pan,Kailin Luo,Guoju Zhang,Wei Zhang,Shuangying Lei,Litao Sun,Guanjie He,Kuibo Yin,Yuanzheng Yue
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (7): e2413167-e2413167 被引量:24
标识
DOI:10.1002/adma.202413167
摘要

Abstract The practical application of safe and cost‐effective aqueous zinc‐ion batteries is enhanced by the metal‐organic frameworks (MOFs), which possess tunable porous structures and chemical compositions that can facilitate the desolvation and transport of Zn 2+ ions at the anode interface. However, ensuring the structural stability and operational life of crystalline MOFs in batteries remains a challenge. Here, a breakthrough is presented in tackling this dilemma. A MOF glass interlayer, specifically the ZIF‐62 glass interlayer, is designed and fabricated for the Zn anode. The integration of this interlayer endows the Zn anode with a remarkable cyclic lifespan. It also achieves outstanding cyclability in Zn||MnO 2 full‐cell with limited Zn excess, showing no capacity decay after 600 cycles at 0.5 A g −1 , and in a Zn||iodine pouch battery with a mass loading of 12.85 mg cm −2 . This superior cyclicity is attributed to the ease of distortion of Zn[ligand] 4 tetrahedra and the reduced likelihood of disconnection between adjacent tetrahedra within the glass interlayer, as compared to its crystalline counterpart. The unique structure of ZIF‐62 glass provides an increased degree of configurational freedom, allowing it to withstand mechanical stress and extend the Zn 2+ ion diffusion pathway. This ensures high cycling stability and rapid interfacial diffusion kinetics.
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