近日，北京化工大学材料学院陈仕谋教授课题组在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表重要文章，论文题为“Superhydrophobic and Highly Flexible Artificial Solid Electrolyte Interphase Inspired by Lotus Effect toward Highly Stable Zn Anode”。受“荷叶效应”的启发，该工作提出一种超疏水和高柔性的锌负极表面改性策略，有效提高了锌离子迁移动力学，抑制析氢反应和缓解“尖端效应”，实现了宽电流密度下高稳定的锌离子电池。

水系锌离子电池因具有高安全性，高理论容量（820 mAh g^-1），低还原电位和环境友好等特点而被认为最有前途的二次可充电电池之一。然而，锌负极表面枝晶生长、副反应和腐蚀等问题严重影响了锌离子电池的循环稳定性能。本文结合分子自组装工程、刮涂工艺和喷涂工艺，制备了一种超疏水和高柔性的仿荷叶结构人工固态电解质界面层（如下图所示，简称SFM/Zn）。在三层结构SFM中，由APTES构筑的自组装单分子层优化了锌离子迁移动力学，高柔性的PDMS聚合物可作为动态自适应界面缓解“尖端效应”，由OTS修饰的二氧化硅和PDMS共同构筑的超疏水层有阻隔了水相关的副反应。

得益于优良的设计，SFM/Zn||SFM/Zn扣式电池可在高温(60°C)和宽电流密度范围(0.2-45 mA cm^-2)下稳定循环，其中锌负极在45 mA cm^-2下具有2300 mAh cm^-2的累积沉积容量，其稳定性优于同类电池。Zn-vanadium全电池在2 A g-1电流密度下循环1000次后容量保持率为70.64%。该策略为研发高稳定的水系锌离子电池提供了新思路。

该工作第一作者为北京化工大学材料学院硕士生周婉婷，北京化工大学陈仕谋教授为通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。本工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202409520