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黃云輝/張新宇等Nano Energy：界面極化效應的陶瓷-纖維素隔膜調節鋅沉積實現耐用鋅負極

由于其復雜的制造工藝和不經濟的價格，目前提倡的用于抑制鋅枝晶的電極和電解質的優化策略對于水系鋅離子電池(ZIB)仍然具有挑戰性。

華中科技大學黃云輝、泰國朱拉隆功大學Jiaqian Qin、燕山大學張新宇等人開發了一種易于制造且具有成本效益的纖維素納米纖維-ZrO₂復合材料(ZC)隔膜來穩定鋅負極。

ZC隔膜旨在實現出色的離子電導率 (4.59 mS cm^-1) 和高Zn²⁺轉移數(0.69)，并且具有高介電常數(ε = 25)的ZrO₂顆粒通過Maxwell-Wagner極化提供定向電場，以調節鋅的均勻沉積、加速Zn²⁺擴散動力學并排斥陰離子，從而穩定鋅負極并抑制鈍化反應。

因此，ZC隔膜使鋅負極具有無枝晶沉積/剝離行為、高庫侖效率(99.5%)和出色的循環性能（0.5 mA cm^-2下2000小時）。這種開發的復合隔膜可以擴展到其他絕緣陶瓷，甚至隨機組合。

此外，ZC隔膜還可以顯著提高Zn||ZnSO₄||MnO₂/石墨紐扣和軟包電池的倍率性能和循環性能，同時使其具有顯著的柔性和集成能力。陶瓷-纖維素隔膜為構建用于大規模儲能的先進鋅負極提供了一種有吸引力的策略。

圖1 ZC隔膜的制備及表征

圖2 全電池性能

Modulating Zn deposition via ceramic-cellulose separator with interfacial polarization effect for durable zinc anode. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106322

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