近日,浙江师范大学杭州高等研究院谢斌斌副研究员与浙江农林大学胡勇教授合作在国际顶级学术期刊Carbon Energy上在线发表研究论文“A Self-Recognition Separator for lon Management to Customize Selective Zn2+Channels Toward Dendrite-Free Zinc Metal Anodes”。该刊物是国际化学类顶级期刊之一(中科院一区TOP期刊),最新影响因子为19.5。浙师大硕士邵迎波和陆雯为论文的第一作者,谢斌斌副研究员和胡勇教授为通讯作者,浙师大为第一通讯单位。
水系锌离子电池,凭借其卓越的理论比容量、较低的氧化还原电位、资源的丰富性以及固有的安全性,被视为下一代储能技术的理想之选。然而,锌金属阳极在水系锌离子电池中的应用却受到了锌枝晶生长和界面副反应的挑战。本研究创新性地提出了一种采用铋基金属有机框架(CAU-17)进行修饰的玻璃纤维隔膜,该隔膜具备独特的锌离子自识别特性,从而能够精准调控离子的传输过程。理论模拟表明CAU-17富含羧基官能团,能够有效排斥硫酸根离子,同时能够打破游离水分子原有的氢键网络,并通过重构氢键的方式,从根本上抑制副反应的发生以及副产物的生成。此外,CAU-17凭借其优异的亲锌特性有助于促进六水合锌离子的去溶剂化过程,形成了一个高效的自我加速锌离子“泵”,可动态维持均匀且快速的锌离子通量,进而实现均匀的锌离子沉积。实验结果显示,CAU-17改性隔膜展现了优异的稳定性,在对称电池测试中展现出了4450小时的循环寿命,并且在全电池应用中,历经超过2000次的充放电循环后,其容量保持率依然高达88%以上。