湖南大学汪朝晖《AFM》：抗溶胀纳米纤维素隔膜提升水系电池循环性能

鉴于此， 湖南大学材料科学与工程学院 汪朝晖教授 课题组联合西北工业大学 马越教授 ， 讨论了锌离子电池（AZB）中隔膜溶胀-孔隙结构-离子通路-金属沉积之间的构效关系，并制备了具有稳定离子传输通路的抗枝晶纳米纤维素隔膜 。 具体而言，通过Zr ⁴⁺ 的原位水解，这项工作开发了由Zr ⁴⁺ -水解物包覆的纳米纤维素（Zr-CNF）组成的多功能隔膜，由于Zr ⁴⁺ 交联和氢键屏蔽效应，该型隔膜体现出优异的抗溶胀性、孔隙结构稳定性。因此，均匀的锌离子通量、高离子传导率和Zn ²⁺ 转移数在循环过程中得以保持。此外，具有压电效应的非晶态Zr-O涂层在隔膜周围诱导出一个均匀的定向电场，加速了Zn ²⁺ 的流入，降低了成核过电位，并促进了Zn沉积的均匀成核。因此，Zr-CNF抗溶胀隔膜稳定了锌金属负极，实现了高库仑效率（99.7%）和在5 mA cm ^-2 /5 mAh cm ^-2 条件下680小时的稳定循环性能。Zr-CNF隔膜的可行性也在基于PANI/V ₂ O ₅ 的AZBs和基于活性碳的锌离子电容器中均得到了验证。总体而言，这项研究解耦了隔膜溶胀与离子通路的相关关系，报道了一种新颖的抗溶胀抗枝晶纤维素隔膜，为研发高效和可持续的水系电池提供了新思路。

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