锂金属负因枝晶生长和体积膨胀等问题，长期阻碍其商业化应用。一项发表于《先进功能材料》的创新研究，设计出一种Zn/CF@NH₂-UiO-66核壳多孔宿主材料，通过双通道导离子导电子的思路，成功制备出高性能、无枝晶的锂金属负极，为解决这一行业痛点提供了全新方案。
智能速览
提出一种Zn/CF@NH₂-UiO-66核壳结构宿主材料，用于稳定锂金属负极。
核层为Zn嵌入的多孔碳纤维，负责高效电子传输与结构支撑。
壳层为NH₂-UiO-66金属有机框架，能加速锂离子迁移。
该设计可均匀电场分布，并有效缓冲充放电过程中的体积变化。
组装的全电池在2C倍率下循环1700次后，容量保持率仍高达93.4%。
该策略显著降低了锂成核过电位，提升了电池的循环稳定性与倍率性能。
精华内容
这项突破性研究通过精巧的核壳结构设计，为锂金属负极的实际应用铺平了道路，其双通道导离子又导电子的思路是解决枝晶问题的关键。
设计巧思
研究团队提出了一种“核壳协同”的宿主材料设计。核层通过ZIF-8颗粒与PAN混合静电纺丝，再经高温碳化，形成Zn嵌入的多孔碳纳米纤维（Zn/CF）。这一结构构建了三维导电网络，为电子提供了快速传输通道，并作为机械骨架支撑整个电极。
在此基础上，团队通过原位生长法，在碳纤维表面包裹了一层NH₂-UiO-66金属有机框架（MOFs）纳米颗粒，作为功能壳层。这种独特的核壳结构，为实现离子和电子的高效协同传输奠定了基础。
核心优势
该设计的优势体现在多个层面。首先，三维多孔碳网络能够引导锂离子均匀沉积，从而有效抑制枝晶生长，并缓冲了锂金属在循环过程中的巨大体积变化。其次，核层中均匀分布的亲锂性Zn位点，能够显著降低锂的成核过电位，诱导锂金属实现平整、致密的沉积。
而外层的NH₂-UiO-66壳层，凭借其丰富的孔道和官能团，能够促进锂离子的去溶剂化过程，大幅提升离子在界面处的扩散速率。这种核壳协同效应，同步优化了离子与电子的传导路径。
性能验证
实验数据有力地证明了该设计的优越性。在对称电池测试中，即使在3 mA cm⁻²的高电流密度下，电池也能够稳定循环超过300次，表现出卓越的循环稳定性。更重要的是，在实际应用场景中，当采用LiFePO₄作为正极组装全电池时，在2C的高倍率下循环1700次后，电池的容量保持率依然高达93.4%。
这一结果表明，该宿主材料不仅解决了锂负极的根本问题，还保证了电池在严苛条件下长期使用的可靠性。
这项研究通过创新的材料设计与制备工艺，成功攻克了锂金属负极的关键瓶颈。它不仅提供了一种性能优异的宿主材料，更为高性能电池的开发开辟了新思路。未来，这种双通道核壳结构的设计理念，能否在其他金属电池体系中复制，并推动下一代储能技术的革新？
