近日，北京化工大学王峰教授、牛津教授团队在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Reforming Multifunctional Solid Electrolyte Interphase for High-Performance Zn Anode Through a Nature-Inspired Strategy”的研究工作。该工作使用植物细胞壁的衍生物氧化纤维素纳米纤维（TOCN）和木质素磺酸钙（CL）作为硫酸锌（ZSO）电解液的双重添加剂。TOCN和CL分子（TOCN-CL）不仅在电解质中重构了Zn²⁺的溶剂化结构，更重要的是在Zn负极上形成了一层类似细胞壁/细胞膜的功能层，解决了锌负极的相关问题。因此，改性的电解电解液（ZSO-TOCN-CL）即使在极端测试条件下也能提供优越的半电池和全电池性能。

水系锌金属电池（AZMBs）具有安全性好、成本低、体积能量密度高等优点。然而，锌负极上严重的副反应和枝晶生长问题阻碍了AZMBs的实际应用。本工作提出了一种利用植物细胞衍生物作为ZnSO₄电解质的添加剂来改善Zn负极的策略。在改性电解质中，具有特定官能团的TOCN和CL不仅调节了Zn²⁺的溶剂化结构，更重要的是在负极表面形成了具有高机械强度、高Zn²⁺选择性和梯度疏水性的类细胞膜/壁功能层，促进了锌的均匀沉积、抑制了枝晶生长并减轻了副反应。结果表明，使用TOCN-CL双重添加剂的电解质组装的对称和全电池显示出良好的循环和倍率性能，表现出高度可逆和无枝晶的锌剥离/沉积行为。此外，使用该电解质组装的全电池在低N/P下表现出良好的循环稳定性，具有92.9 Wh kg⁻¹的高能量密度，展现了良好的实用前景。该工作为锌负极的改性提供了一种简单的策略，也为添加剂改性电解质的机制提供了新的见解。

该论文第一作者为材料学院博士生马清，材料学院王峰教授、牛津教授为本文共同通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务经费等多个项目的资助。

文章信息：Qing Ma, Weihao Song, Xiaoya Zhang, Na Yang, Bing Wu, Chengjin Zheng, Masatsugu Fujishige, Kenji Takeuchi, Morinobu Endo, Jin Niu,* and Feng Wang*. Reforming Multifunctional Solid Electrolyte Interphase for High-Performance Zn Anode Through a Nature-Inspired Strategy. 2025, Adv. Funct. Mater., 2025, 202422159. 

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202422159