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材料学院刘勇教授团队在《Advanced Functional Materials》发表研究论文

发文时间:2025-02-08

作为高分子材料加工的新方法,静电纺丝能够直接制备纳米级纤维,在材料工程领域有独特的用途。在国家自然科学基金等项目的资助下,北京化工大学材料学院刘勇教授团队在先进能源材料领域持续努力,近期发表了用于稳定锌阳极的三维支架(Chemical Engineering Journal, 2025, 505, 159397)、锂离子电池阴极相变新机制(Advanced Functional Materials, 2024, 2420514)和纳米能源材料(Advanced Functional Materials, 2025, 2418066)等文章。

近日,刘勇教授团队在国际知名期刊《Advanced Functional Materials》上发表了题为《Spatial and Electrostatic Dual-Confinement in Hierarchical Hollow Bi-Bi₂O₃@Carbon Nanofibers for Dendrite Suppression and Side Reaction Mitigation in Aqueous Zinc-Ion Batteries》的研究论文,报道了一种新型的水系锌离子电池(Aqueous Zinc-Ion Batteries - AZIBs)阳极材料,该材料为分级中空结构和表面沟槽的负载Bi-Bi₂O₃的碳纳米纤维(Bi-Bi₂O₃@CNF)复合材料,其在抑制锌枝晶生长、减少副反应和缓解电池极化方面表现出优异的性能。

锌离子水系电池作为一种绿色、安全、低成本的能源存储技术,近年来受到广泛关注。然而,在多次充放电过程中,锌枝晶的生成和副反应是制约其长循环寿命和高效能的主要瓶颈。

Bi-Bi₂O₃@CNF因其独特的结构、材料性质所产生的“空间&静电双重限域效应”,使得Zn均匀沉积在纤维的表面,高效抑制了枝晶形成,同时,相比于纯Zn阳极,有效降低了欧姆阻抗,并且提高了析氢反应阻力,缓解了极化现象,显著提升了电池的库伦效率和循环稳定性。在1000次循环后仍能保持73%的容量,1000 mA·g⁻¹的高电流密度下具有较高的容量保持率。此项研究不仅为解决锌离子水系电池中的锌枝晶问题提供了新的思路,也为下一代高效、安全的电池材料设计奠定了基础。

该工作第一作者为北京化工大学材料学院2023级博士生叶金秋,刘勇教授为通讯作者,北京化工大学为第一完成单位。

原文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202425358