一种基于铈的多功能金属有机框架涂层，用于制备无枝晶且高度稳定的锌金属阳极

锌离子电池阳极采用Ce-MOF涂层有效抑制析氢与枝晶，提升循环稳定性。对称电池2060小时低过电位，全电池28550次91%容量保留，机理涉及(002)取向沉积、Zn²⁺溶剂化能降低及界面化学调控。

摘要

水系锌离子电池（AZIBs）的实际应用面临诸多挑战，主要源于锌阳极的不稳定性，包括腐蚀、析氢反应（HER）、副产物的产生以及不可控的枝晶生长。为全面解决这些问题，我们开发了一种基于铈的多功能金属有机框架（Ce-MOF）涂层用于锌阳极。该涂层具有有序的多孔结构，并具备能够减缓HER、抑制副反应和防止枝晶形成的固有特性。使用Ce-MOF/Zn构成的对称电池在0.5 mA cm⁻²的电流下可循环使用超过2060小时，极化滞后仅为26 mV。在采用I₂@AC作为正极的全电池体系中，Ce-MOF/Zn∥I₂@AC组合在5 A g^{−1−1）。通过结合原位光学显微镜、体外XRD、SEM和DFT计算等综合表征方法，我们阐明了其多功能机制：Ce-MOF涂层促进了（002）方向的锌沉积，从而抑制了枝晶生长；降低了Zn2+的脱溶剂化能，提高了沉积速率；同时调节了界面化学性质，有效减缓了HER和腐蚀现象。这项研究证明了Ce-MOF涂层是一种简单而有效的策略，可用于开发高性能锌阳极，为推进水系锌离子电池技术的实际应用提供了关键见解。}

水系锌离子电池（AZIBs）的实际应用面临诸多挑战，主要源于锌阳极的不稳定性，包括腐蚀、析氢反应（HER）、副产物的产生以及不可控的枝晶生长。为全面解决这些问题，我们开发了一种基于铈的多功能金属有机框架（Ce-MOF）涂层用于锌阳极。该涂层具有有序的多孔结构，并具备能够减缓HER、抑制副反应和防止枝晶形成的固有特性。使用Ce-MOF/Zn构成的对称电池在0.5 mA cm⁻²的电流下可循环使用超过2060小时，极化滞后仅为26 mV。在采用I₂@AC作为正极的全电池体系中，Ce-MOF/Zn∥I₂@AC组合在5 A g⁻¹的电流下实现了28550次的循环稳定性，容量保持率为91%（109.6 mAh g⁻¹）。通过结合原位光学显微镜、体外XRD、SEM和DFT计算等综合表征方法，我们阐明了其多功能机制：Ce-MOF涂层促进了（002）方向的锌沉积，从而抑制了枝晶生长；降低了Zn²⁺的脱溶剂化能，提高了沉积速率；同时调节了界面化学性质，有效减缓了HER和腐蚀现象。这项研究证明了Ce-MOF涂层是一种简单而有效的策略，可用于开发高性能锌阳极，为推进水系锌离子电池技术的实际应用提供了关键见解。