Abstrak
Elektrolit polimer gel menunjukkan potensi substansial untuk baterai ion-seng berbasis air, namun mendapatkan keseimbangan yang sangat baik antara peningkatan presisi penyaringan molekuler/ion dan pengoptimalan jalur konduksi ion tetap menjadi tantangan ilmiah yang terus-menerus. Di sini, untuk memastikan elektrodeposisi seng yang stabil dalam jangka panjang, gel organik-logam (MOG) poliakrilonitril (PAN)-Zn(ClO4)2-DMF yang tertanam dengan sub-nanochannel hierarkis dirancang secara strategis untuk memfasilitasi selektivitas spesies tunggal terhadap Zn2+. Sesuai dengan teori keadaan transisi penyaringan ion, MOG mencapai diskriminasi arah pelarut DMF dan spesies ClO4- melalui efek pengecualian ukuran sinergis dan gaya interaksi (interaksi dipol-dipol, interaksi elektrostatik, dan gaya vdW), yang secara khusus mengurangi energi aktivasi penyaringan Zn2+. Lebih jauh lagi, anion ClO4- dengan dimensi mikrostruktur yang dioptimalkan dan kemampuan koordinasi yang kuat memiliki interaksi yang lebih kuat dengan segmen rantai PAN dan mendorong disosiasi Zn2+ dari segmen rantai PAN, yang memfasilitasi fluks Zn2+ yang lancar melalui jalur transpor ion yang khas. Selain itu, kompleks PAN@ClO4- menunjukkan karakteristik penumpukan epitaksial yang berkelanjutan dari bidang Zn (002) yang berorientasi kristalografi, yang mendorong pengendapan Zn yang datar dan kompak. Akibatnya, baterai simetris seng menunjukkan siklus hidup yang luar biasa melebihi 7000 jam pada 0,2 mA cm-2, dengan kelebihan potensial yang sangat rendah (20 mV). Lebih jauh lagi, sel Zn||I2 mempertahankan tingkat retensi kapasitas sebesar 81,7% setelah 10000 siklus pada 0,5 A g-1.
Selektivitas Spesies Tunggal melalui Gel Organik Logam Saluran Berpori Hirarkis Subnanometer Menuju Anoda Ultra-stabil untuk Baterai Logam Zn
