近期，我校材料與能源學(xué)院,、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室,、生物基材料與能源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和廣東省光學(xué)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心劉應(yīng)亮教授帶領(lǐng)的生物碳(炭)與光學(xué)農(nóng)業(yè)團(tuán)隊(duì)在鋅電池材料研究中取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究結(jié)果以“Construction of mixed ionic-electronic conducting scaffolds in Zn powder: A scalable route to dendrite-free and flexible Zn anodes”（論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200860）為題發(fā)表在材料領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)期刊Advanced Materials（IF2021=30.849）上,。
水系鋅電池作為下一代大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的重要候選者,，有望解決運(yùn)行安全和成本的問(wèn)題,。水系鋅電池的核心技術(shù)是高性能鋅負(fù)極材料的研發(fā)。與傳統(tǒng)的鋅箔相比,，鋅粉（Zn-P）具有低成本,、易加工和結(jié)構(gòu)可調(diào)控等優(yōu)勢(shì)，有望應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),，因而在近年來(lái)受到了較廣泛的關(guān)注,。然而，Zn-P基負(fù)極仍存在機(jī)械強(qiáng)度差,、易被腐蝕、枝晶生長(zhǎng)不可控等問(wèn)題,，制約了其進(jìn)一步的應(yīng)用發(fā)展,。因此，如何在保持Zn-P原有優(yōu)點(diǎn)的前提下,，同時(shí)實(shí)現(xiàn)Zn-P基負(fù)極優(yōu)異機(jī)械性能,、良好抗腐蝕性及無(wú)枝晶可逆電沉積，對(duì)推進(jìn)Zn-P基鋅電池的實(shí)用化進(jìn)程十分重要,。
有鑒于此,，生物碳(炭)與光學(xué)農(nóng)業(yè)團(tuán)隊(duì)通過(guò)簡(jiǎn)單的溶液澆鑄法，將可傳導(dǎo)離子的乙烯?醋酸乙烯酯共聚物與可傳導(dǎo)電子的碳納米管組成的混合離子?電子導(dǎo)體（MIEC）骨架引入到Zn-P中,，成功地制備出具有優(yōu)異耐腐蝕,、無(wú)枝晶的柔性自支撐鋅負(fù)極（Zn-P-MIEC）。所構(gòu)筑的Zn-P-MIEC展現(xiàn)出如下幾個(gè)功能特征：（1）具有高電導(dǎo)率的電子導(dǎo)體助力電場(chǎng)均勻分布,，由此有效地避免了尖端效應(yīng),，而具有高離子導(dǎo)率的離子導(dǎo)體有利于鋅離子快速進(jìn)入電極，從而實(shí)現(xiàn)鋅離子的均勻,、長(zhǎng)效和可逆電沉積,，尤其是在快速充放電的條件下；（2）優(yōu)異的柔韌性確保Zn-P-MIEC在復(fù)雜的機(jī)械外力作用下仍能保持其結(jié)構(gòu)完整性和電化學(xué)穩(wěn)定性,；（3）較低的原料成本,、簡(jiǎn)單的合成工藝和易放大的制備方法有望實(shí)現(xiàn)Zn-P-MIEC規(guī)模化生產(chǎn),；（4）良好的抗腐蝕性能可提升Zn-P-MIEC在水系電解液中的長(zhǎng)期穩(wěn)定性,。得益于這些優(yōu)點(diǎn)，Zn-P-MIEC在用作扣式和軟包鋅離子電池的負(fù)極時(shí),，展現(xiàn)出長(zhǎng)效循環(huán)穩(wěn)定的電化學(xué)性能,。
該研究工作率先提出在鋅負(fù)極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入MIEC的解決途徑，為高性能鋅負(fù)極的發(fā)展提供了有效的策略和新的思路,，并拓寬了MIEC的應(yīng)用范圍,，對(duì)設(shè)計(jì)其他類型高性能金屬負(fù)極材料具有一定的指導(dǎo)意義,。該研究論文的第一作者為我校與廣東工業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士生張敏，通訊作者為梁業(yè)如教授,。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金,、廣東省自然科學(xué)基金、“廣東特支計(jì)劃”科技青年拔尖人才項(xiàng)目,、廣東省高等學(xué)校珠江學(xué)者崗位計(jì)劃等項(xiàng)目的資助,。（文圖/材料與能源學(xué)院 張敏 王泳茵）
