黄云辉/张新宇等Nano Energy：界面极化效应的陶瓷-纤维素隔膜调节锌沉积实现耐用锌负极

由于其复杂的制造工艺和不经济的价格，目前提倡的用于抑制锌枝晶的电极和电解质的优化策略对于水系锌离子电池(ZIB)仍然具有挑战性。

华中科技大学黄云辉、泰国朱拉隆功大学Jiaqian Qin、燕山大学张新宇等人开发了一种易于制造且具有成本效益的纤维素纳米纤维-ZrO₂复合材料(ZC)隔膜来稳定锌负极。

ZC隔膜旨在实现出色的离子电导率 (4.59 mS cm^-1) 和高Zn²⁺转移数(0.69)，并且具有高介电常数(ε = 25)的ZrO₂颗粒通过Maxwell-Wagner极化提供定向电场，以调节锌的均匀沉积、加速Zn²⁺扩散动力学并排斥阴离子，从而稳定锌负极并抑制钝化反应。

因此，ZC隔膜使锌负极具有无枝晶沉积/剥离行为、高库仑效率(99.5%)和出色的循环性能（0.5 mA cm^-2下2000小时）。这种开发的复合隔膜可以扩展到其他绝缘陶瓷，甚至随机组合。

此外，ZC隔膜还可以显著提高Zn||ZnSO₄||MnO₂/石墨纽扣和软包电池的倍率性能和循环性能，同时使其具有显著的柔性和集成能力。陶瓷-纤维素隔膜为构建用于大规模储能的先进锌负极提供了一种有吸引力的策略。

图1 ZC隔膜的制备及表征

图2 全电池性能

Modulating Zn deposition via ceramic-cellulose separator with interfacial polarization effect for durable zinc anode. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106322

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黄云辉/张新宇等Nano Energy：界面极化效应的陶瓷-纤维素隔膜调节锌沉积实现耐用锌负极

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