近日，化材院董留兵與清華大學深圳國際研究生院康飛宇團隊合作，以太阳集团app首页為第一通訊單位在材料領域頂級期刊Advanced Materials（IF=32.084）發表最新研究成果。

圖1.功能性超薄隔膜設計思路與物化屬性表征

水系鋅離子電池因資源豐富、安全性高、成本低廉等優勢備受關注。然而，鋅負極存在的枝晶、腐蝕及析氫問題嚴重影響鋅離子電池使用壽命，從而限制了其規模化應用。鋅離子電池當前使用的隔膜（如玻璃纖維隔膜）極易在枝晶破壞下失效，且其高達數百微米的厚度會嚴重降低電池的體積能量密度，同時延長離子傳輸距離、增大電池内阻并導緻電池倍率性能較差；相比之下，商用锂離子電池隔膜厚度僅為25 μm左右。因此，迫切需要發展适用于鋅離子電池的超薄隔膜，但如何避免鋅枝晶引起的超薄隔膜失效問題仍是挑戰。

鑒于此，本工作通過在低厚高強纖維素納米纖維膜（CNF）基底表面設計MOF衍生的C/Cu納米複合修飾層實現了厚度僅23 µm且具有優異鋅負極穩定能力的功能性超薄隔膜（FCNF）。CNF膜基底的納米孔結構、超低厚度和離子篩分功能有利于鋅離子快速而均勻的傳輸，而高比表面積C/Cu納米複合修飾層的鋅親和能力（特别是含雜原子C/Cu界面顯示出高度親鋅特性）為鋅沉積提供豐富低勢壘形核位點、改善鋅沉積動力學，二者協同調控鋅沉積界面化學，從而實現鋅負極穩定和超薄隔膜的持久耐用。本研究不僅為穩定鋅負極提供了新的策略，同時為水系鋅離子電池超薄隔膜的設計提供了理論借鑒。

圖2.功能性超薄隔膜調控鋅沉積界面機制研究

本工作受到國家重點研發計劃、國家自然科學基金以及廣東省基礎與應用基礎研究基金的資助。

原文鍊接：https://doi.org/10.1002/adma.202300019