针对宽pH及海水基Ah级水系锌金属电池(AZIB)实际应用需求为导向,我校环境与资源学院曾令兴教授与东北师范大学吴兴隆教授团队联合研究,创新性地提出了一种基于分子层调控耦合微阶梯结构界面工程的策略,旨在实现锌碘电池长期循环稳定性与快速反应动力学的权衡。该策略通过在锌负极表面构筑暴露(100)晶面的微阶梯结构,诱导锌原子快速有序迁移,实现了均匀无枝晶的锌沉积。同时,分子层不仅引导Zn2+或[Zn(OH)4]2−等载流子均匀分布,抑制了宽pH电解液中的钝化层生成,并通过氢键及物理阻隔作用阻挡Cl−及多碘化物与负极直接接触,有效缓解了复杂电解质(宽pH电解液或者海水电解液)中的腐蚀、结垢与氯点蚀等问题,进一步增强了锌沉积/剥离可逆性,实现了Ah级软包电池的稳定循环。该研究提出的界面调控策略,成功实现了锌碘电池的多场景普适性应用。该工作成果以“Micro-Stepwise (100) Crystal Face Coupling Molecular-Layer Engineering Promises High-Performance Zn-Iodine Batteries in Wide pH and Seawater Electrolytes”为题发表于碳中和领域顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》,该论文第一单位为福建师范大学,第一作者为我校2023级研究生黄称秀和2024级博士生林慧,通讯作者为曾令兴教授、吴兴隆教授和肖富玉博士,陈庆华教授和钱庆荣研究员为本研究工作的主要参与者。
该研究工作得到国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划项目、福建省“雏鹰计划”青年拔尖人才项目和福建省重点基金的资助。
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.6355664.
(环境与资源学院、碳中和现代产业学院)