與傳統(tǒng)的離子插入陽極相比，采用金屬陽極可以大大提高體積/重量能量密度。然而，金屬陽極存在枝晶、腐蝕和界面副反應等問題。

圖1. A-ZIF-8連續(xù)層的形貌和結構表征

浙江大學張漩、姜銀珠、陸盈盈、西南大學徐茂文等成功合成了一種連續(xù)柔韌的無定形MOF層，并將其用作金屬陽極的保護層。

研究顯示，與結晶MOF層相比，連續(xù)非晶MOF層可抑制晶界處的枝晶生長，消除晶界附近的離子遷移，顯示出較高的界面粘附性和較大的離子遷移數(shù)（t_Zn2+ = 0.75）。此外，連續(xù)無定形MOF層還能有效解決鋅陽極腐蝕、析氫反應和鋅表面枝晶生長等幾個關鍵難題。

圖2. 防腐蝕和抑制析氫反應和枝晶生長

因此，制備的具有連續(xù)非晶MOF（A-MOF）層的鋅陽極顯示出超長的循環(huán)壽命（約一年，超過7900小時）和較低的過電位（<40 mV），是結晶MOF保護層的12倍。即使在10 mA cm^-2的條件下，它在超過5500次循環(huán)（1200小時）后仍表現(xiàn)出很高的穩(wěn)定性。與二氧化錳陰極配對的全電池也實現(xiàn)了更高的性能。

此外，采用Zn@A-ZIF-8陽極的柔性對稱電池在不同彎曲角度（0°、90°和180°）下都表現(xiàn)出良好的循環(huán)性。更重要的是，A-ZIF-8層也能明顯提高其他金屬陽極的穩(wěn)定性，包括鎂和鋁陽極。這些結果不僅證明了非晶MOF修飾鋅陽極在水系鋅離子電池方面的巨大潛力，而且還提出了一種通用的金屬陽極保護層。

圖3. Zn//Ti和Zn//MnO₂電池的電化學性能

Continuous Amorphous Metal–Organic Frameworks Layer Boosts the Performance of Metal Anodes. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c06367