近日，材料科学与工程学院陈仕谋教授团队在Angewandte Chemie International Edition上发表了题为“Lignin-Derived Polyanionic Cross-linked Gel Interfacial Layer with Ion-Sieving and Ion-Regulating Capabilities for Dendrite-Free Zinc Anodes.”的研究论文。该研究创新性地设计了一种由聚偏氟乙烯（PVDF）和聚阴离子凝胶组成的多功能Zn负极界面保护层，实现锌离子电池的稳定长循环。
水系锌离子电池（AZIBs）因其低成本、高安全性和环境友好性等优势，已成为下一代储能系统的有力竞争者。然而，锌负极在实际应用中仍面临枝晶不可控生长、析氢副反应和界面腐蚀等关键科学问题。针对这一挑战，本研究创新性地设计了一种具有离子筛分与离子调控作用的界面层（如下图所示），通过以下协同机制实现了锌负极的稳定循环：（1）有效阻隔硫酸根离子的迁移，抑制副反应的发生；（2）构建快速锌离子传输通道，提高锌离子传输动力学；（3）利用木质素衍生物分子层的吸附作用，引导锌离子均匀成核与沉积。
得益于优良的设计，采用该负极组装的电池系统展现出卓越的电化学性能。Zn||Cu不对称电池在5 mA cm-2的电流密度下实现超过2300次的超长稳定循环，平均库仑效率高达99.96%。此外，Zn||NaV3O8·1.5H2O全电池在5 A g-1下循环1000次后放电容量保持为176.1mAh g-1的容量；即使在10 A g-1的高倍率下循环2500次后，容量仍维持在101.2 mAh g-1。该工作为开发高性能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2022级硕士生周婉婷，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://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202508359
