化材学院王海燕副教授在EnergyStorageMaterials上发表研究成果
来源:浙江师范大学 时间:2025-02-21 02:20:18
近日,化材学院王海燕副教授在国际知名学术期刊Energy Storage Materials在线发表研究论文“Bio-inspired biomass hydrogel interface with ion-selective responsive sieving mechanism for corrosion-resistant and dendrite-free zinc-iodine batteries”(原文链接:https://authors.elsevier.com/sd/article/S2405-8297(25)00113-8)。该刊物是材料科学领域最具影响力的刊物之一,为中科院分区一区期刊,最新影响因子为18.9。浙江师范大学为第一通讯单位,王海燕副教授为通讯作者,化材学院2022级硕士研究生陈辉为论文第一作者。
锌-碘(Zn-I2)电池有望成为电网储能的候选者,但仍面临聚碘离子穿梭、腐蚀反应和锌枝晶生长等问题。在锌阳极表面构建原位凝胶界面层是一种有潜力的策略。但当前关于构建坚固稳定的多功能交联凝胶层提高Zn-I2电池性能的研究较少。针对聚碘化物腐蚀的高效凝胶涂层主要基于排斥效应,这极大地限制了其发展。此外,调节Zn2+离子和聚碘化物的化学行为以及增强Zn-I2电池稳定性的机制仍有待充分探索。受到免疫细胞的启发,该研究利用原位凝胶化策略在锌负极上构建了羧甲基壳聚糖/海藻酸钠(CCS/SA)水凝胶界面层,显著增强了Zn-I2电池的循环稳定性。这种仿生CCS/SA水凝胶界面具有独特的离子选择性响应筛分机制,可作为预拦截层阻止聚碘离子穿梭,同时有利于Zn2+离子转移和成核行为。此外,CCS/SA层有效调控了水的氢键网络,从而抑制了水分子的活性,减缓了腐蚀反应。结果表明,采用CCS/SA-Zn阳极的Zn-I2电池在5 A g−1下可达到60,000次的超长循环寿命。本研究证明了仿生多功能生物质水凝胶界面的重要作用,为锌离子电池的实际应用提供了有效策略。
浙师大纳米催化与能源转化团队围绕着锌离子电池领域取得了一系列研究成果(Chem 2025, 11, 102411; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202310970; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202218872; Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2302187; Adv. Energy Mater. 2024, 14, 2400276; Mater. Horiz. 2024, 11, 4133; ACS Appl. Mater. Interfaces 2024, 16, 53881)。这项工作是继上述研究工作基础之上,在锌碘电池稳定阳极/电解质界面取得的又一重要进展。
研究成果得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金重大项目、浙江省万人计划杰出人才项目和金华市重大科技计划等经费资助。
编辑:张文潇