他，双非高校副校长，获「国家技术发明奖二等奖」，新发Angew！打造超稳定锌负极！

顶刊收割机 · 公众号 · · 2025-01-04 08:18

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不稳定的电解质-阳极界面受到寄生副反应和不可控枝晶生长的困扰，严重阻碍了水系锌离子电池的实际应用。

图1 设计理念示意

天津科技大学程博闻、焦珑、香港城市大学张文军、阿德莱德大学Huan Li 等采用简单的分子链重排策略，在锌阳极上开发了一种具有协同优化结构和表面化学的再生纤维素基人工界面(RC@Zn)，以应对上述挑战。

研究发现，这种RC界面具有显著增加的非晶区和更多暴露的活性羟基，可促进Zn ²⁺ 的快速扩散和均匀的Zn ²⁺ 界面分布，因此实现了无枝晶的Zn沉积。

此外，RC界面的致密结构和丰富的带负电荷的表面有效地屏蔽了水分子和有害阴离子，完全防止了析氢和Zn的腐蚀。并且，RC界面的优异机械强度和粘附性也能适应锌阳极的体积变化，即使在深度循环条件下也是如此。

图2 锌负极的电化学性能

因此RC@Zn电极在10mA cm ^-2 的高电流密度下具有超过8000小时的出色循环寿命。值得注意的是，即使在90%的放电深度和负/正容量比低至1.6的条件下，电极也能保持稳定的循环，并确保全电池的稳定运行。总体而言，该研究通过界面工程为构建高度稳定和深度循环的锌金属阳极提供了新的解决方案。

图3 全电池性能

Molecular Chain Rearrangement of Natural Cellulose-Based Artificial Interphase for Ultra-Stable Zn Metal Anodes. Angewandte Chemie International Edition 2024. DOI: 10.1002/anie.202418992

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