近日，我院青年教師李歡歡與浙江大學(xué)陸俊教授合作在國際頂級期刊Advanced Materials（《先進(jìn)材料》）發(fā)表了題為“Dynamically Favorable Ion Channels Enabled by a Hybrid Ionic-Electronic Conducting Film toward Highly Reversible Zinc Metal Anodes”的研究論文。

水系鋅離子電池具備高安全、環(huán)境友好以及高性價比等優(yōu)勢，被廣泛認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的電化學(xué)儲能系統(tǒng)之一。然而在實(shí)際應(yīng)用時，鋅負(fù)極一側(cè)還有諸多關(guān)鍵科學(xué)問題亟待解決，主要包括：鋅金屬表面電場分布不均，致使Zn2?無序沉積；此外，析氫和腐蝕等寄生反應(yīng)也會影響鋅離子沉積/剝離的可逆性。

針對以上問題，該研究發(fā)展了一種可擴(kuò)展的噴涂方法，在鋅負(fù)極上創(chuàng)新性得引入由g-C₃N₄和導(dǎo)電聚合物（CP）-聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）組成的雜化離子-電子導(dǎo)電油墨。使用該方法，CP中PEDOT和PSS鏈段之間的相分離有效降低了界面阻抗，使得電極界面處的電場分布更加均勻。此外，g-C₃N₄/CP雜化涂層中的含N物種和磺酸基團(tuán)具有強(qiáng)親鋅性，能使界面處Zn²⁺突破Zn(H₂O)₆²⁺的溶劑化束縛，降低形核勢壘的同時抑制HER和其它副反應(yīng)。該涂層不僅提高了鋅負(fù)極的庫侖效率和循環(huán)穩(wěn)定性，而且制備過程簡單、高效，具備規(guī)模化應(yīng)用的前景。

李歡歡為本文的第一作者，碩士研究生李金龍同學(xué)開展了主要的研究工作，浙江大學(xué)陸俊教授、我院教授白光月、白正宇為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金，綠色化學(xué)介質(zhì)與反應(yīng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、綠色化學(xué)與電源材料學(xué)科創(chuàng)新引智基地支持。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202410249

（化學(xué)化工學(xué)院 王曼曼 蔣濤）