近日，化学与材料科学学院张宁教授课题组在可充水系锌电池领域取得重要进展，相关工作“Superhydrophobic and robust hetero-metal-polymer hybrid interphase enables deep-cycling zinc metal anodes”以河北大学为第一通讯单位发表在国际著名期刊《Energy & Environmental Science》（影响因子：32.4）。我校硕士研究生刘孟玉和袁文涛为论文共同第一作者，张宁教授和北京科技大学刘永畅教授为共同通讯作者。
基于金属锌负极的水系可充锌电池安全性高、资源丰富、环境友好，在大规模储能领域中具有重要应用前景。然而，传统锌负极可逆性低，存在枝晶、析氢、腐蚀的问题，严重限制了水系可充锌电池的实际应用。受自然界“荷叶效应”的启发，该团队提出了在锌负极表面原位构建超疏水“异质金属-聚合物”复合SEI膜（固体电解质界面膜）的策略，显著提升了锌负极的稳定性。通过一步化学置换法，可控制备了一系列异质金属-聚合物复合SEI膜，如Pb-PVDF，Bi-PVDF和Sn-PVDF膜（PVDF为聚偏氟乙烯）。以Pb-PVDF复合SEI膜为主要研究对象，其具有类似于荷叶表面的微结构，展示出了超疏水性，电解液接触角高达到154.9°，是已报道人工SEI膜的记录值。所制备的Pb-PVDF@Zn电极实现了超长循环寿命（达8100 h）和高深度放电循环稳定性（85.3%放电深度，> 800 h），是传统锌负极循环寿命的~160倍。这项工作为高性能金属电极设计与界面化学调控提供了新思路。
以上研究工作得到了河北大学生命科学与绿色发展研究院、河北大学优秀青年科研创新团队、中国科协青年人才托举工程项目、国家自然科学基金面上项目等经费的资助和支持。
论文链接：https://doi.org/10.1039/D4EE04122D
(化学与材料科学学院、科学与技术创新研究院 供稿)
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