港城大支春义AM: 多功能生物聚合物，用于先进锂电池和锌金属电池

锂（Li）和锌（Zn）金属具有优异的电子导电性和较高的理论容量，正逐渐成为下一代可充电金属电池的阳极材料。然而，金属离子沉积不均匀和枝晶生长失控等问题导致电化学稳定性差、循环寿命有限和容量快速衰减。生物聚合物因其丰富的资源、成本效益、生物可降解性、可调结构和可调特性，为应对这些挑战提供了令人信服的解决方案。本综述系统而全面地探讨了生物聚合物及其对锂和锌金属阳极的保护机制。文章首先概述了生物聚合物，详细介绍了生物聚合物的主要类型、结构和特性。然后，综述探讨了生物聚合物作为人工固态电解质界面、电解质添加剂、隔膜和固态电解质的最新应用进展，强调了生物聚合物的结构特性如何增强保护机制和改善电化学性能。最后，还对这一不断发展的领域目前面临的挑战和未来的研究方向进行了展望。

图文简介

图解了各种生物聚合物及其在先进锂和锌金属电池中的应用，包括它们作为人造SEI、电解质添加剂、隔膜和固态电解质的作用。

a )纤维素的多级结构。b )壳聚糖分级结构的示意图。c) 描述海藻酸盐中G嵌段、M嵌段和交替嵌段的化学结构。

a )构成支链淀粉和直链淀粉的淀粉化学结构。支链淀粉( Amylopectin )是一种支链聚合物，而直链淀粉( Amylose )是形成螺旋的线性聚合物。b )描绘丝绸层次结构的示意图。c )胶原加工成明胶的示意图。

概述 a) 锂金属电池中使用的代表性生物聚合物，如纤维素、海藻酸盐、壳聚糖、硫酸葡聚糖、瓜尔胶、丝素蛋白、溶菌酶、牛血清白蛋白、DNA等；b )相应的官能团，包括羟基、羧基、氨基、磺酸基、季铵基、酰胺基、硝基和磷酸基；c )它们稳定锂负极的作用机制，如机械抑制、SEI组成调控、快速离子传输通道的建立、溶剂化结构调控、优先吸附和Li +通量调控。

a )用于锌金属电池的代表性生物聚合物，如纤维素、海藻酸盐、壳聚糖、明胶、丝素蛋白、卡拉胶、聚天冬氨酸、溶菌酶等；B )相应的官能团，包括羟基、羧基、氨基、磺酸盐、季铵盐和酰胺；c )它们稳定Zn阳极的作用机制，如机械抑制、EDL操纵、Zn2+通量调节、溶剂化结构调制、优先吸附、Zn ( 002 )沉积引导和水活性限制。

论文信息

通讯作者：Chunyi Zhi