近日，化學與材料科學學院張寧教授課題組在可充水系鋅電池領域取得重要進展，相關工作“Superhydrophobic and robust hetero-metal-polymer hybrid interphase enables deep-cycling zinc metal anodes”以河北大學為第一通訊單位發表在國際著名期刊《Energy & Environmental Science》（影響因子：32.4）。我校碩士研究生劉孟玉和袁文濤為論文共同第一作者，張寧教授和北京科技大學劉永暢教授為共同通訊作者。

基于金屬鋅負極的水系可充鋅電池安全性高、資源豐富、環境友好，在大規模儲能領域中具有重要應用前景。然而，傳統鋅負極可逆性低，存在枝晶、析氫、腐蝕的問題，嚴重限制了水系可充鋅電池的實際應用。受自然界“荷葉效應”的啟發，該團隊提出了在鋅負極表面原位構建超疏水“異質金屬-聚合物”復合SEI膜（固體電解質界面膜）的策略，顯著提升了鋅負極的穩定性。通過一步化學置換法，可控制備了一系列異質金屬-聚合物復合SEI膜，如Pb-PVDF，Bi-PVDF和Sn-PVDF膜（PVDF為聚偏氟乙烯）。以Pb-PVDF復合SEI膜為主要研究對象，其具有類似于荷葉表面的微結構，展示出了超疏水性，電解液接觸角高達到154.9°，是已報道人工SEI膜的記錄值。所制備的Pb-PVDF@Zn電極實現了超長循環壽命（達8100 h）和高深度放電循環穩定性（85.3%放電深度，> 800 h），是傳統鋅負極循環壽命的~160倍。這項工作為高性能金屬電極設計與界面化學調控提供了新思路。

以上研究工作得到了河北大學生命科學與綠色發展研究院、河北大學優秀青年科研創新團隊、中國科協青年人才托舉工程項目、國家自然科學基金面上項目等經費的資助和支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D4EE04122D

(化學與材料科學學院、科學與技術創新研究院 供稿)