北京化工大学刘勇教授AFM：锌离子电池也有枝晶？是的，那就想办法缓解枝晶生成！

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2025-02-09 07:50

正文

水系锌离子电池作为一种绿色、安全、低成本的能源存储技术，近年来受到广泛关注。然而，在多次充放电过程中，锌枝晶的生成和副反应是制约其长循环寿命和高效能的主要瓶颈。

近日， 北京化工大学材料学院刘勇教授团队 在《 Advanced Functional Materials 》期刊上发表了题为《Spatial and Electrostatic Dual-Confinement in Hierarchical Hollow Bi-Bi₂O₃@Carbon Nanofibers for Dendrite Suppression and Side Reaction Mitigation in Aqueous Zinc-Ion Batteries》的研究论文，报道了一种新型的水系锌离子电池（Aqueous Zinc-Ion Batteries - AZIBs）阳极材料，该材料为负载Bi-Bi₂O₃的碳纳米纤维（Bi-Bi₂O₃@CNF）复合材料，具备分级中空结构和表面沟槽，其在抑制锌枝晶生长、减少副反应和缓解电池极化方面表现出优异的性能。

Bi-Bi₂O₃@CNF因为其独特的结构、材料性质所产生的“空间&静电双重限域效应”，使得Zn均匀沉积在纤维的表面，抑制枝晶形成，同时，相比于纯Zn阳极，有效降低了欧姆阻抗，并且提高了析氢反应阻力，缓解了极化现象，显著提升了电池的库伦效率和循环稳定性。在1000次循环后仍能保持73%的容量， 1000 mA·g⁻¹的高电流密度下具有较高的容量保持率。此项研究不仅为解决锌离子水系电池中的锌枝晶问题提供了新的思路，也为下一代高效、安全的电池材料设计奠定了基础。

刘勇教授简介：

刘勇，教授，博导。主要从事高分子及纳米复合材料制备与应用等研究。在特种高性能塑料应用、橡胶制品性能提升、塑料产品配方及工艺开发、特种功能纤维成型、静电纺丝制备超细纤维、燃料电池和太阳能电池器件制备、纳米纤维构筑生物医学器件等方面均有研究。迄今发表期刊文章210多篇，出版中文专著1部，英文专著2部，译著3部，著作章节2章，获授权专利66项，其中转让9项。是Renewable and Sustainable Energy Reviews (IF 15.9)和Polymers (IF 5.0)两期刊的特刊主编，40多种中外期刊审稿人。获国家科技进步二等奖1项，省部级技术发明一等奖1项二等奖3项、专利优秀奖2项等，全国石油和化工行业优秀科技工作者。

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