近期，我校材料與能源學院、嶺南現(xiàn)代農業(yè)科學與技術廣東省實驗室、生物基材料與能源教育部重點實驗室和廣東省光學農業(yè)工程技術研究中心劉應亮教授帶領的生物碳(炭)與光學農業(yè)團隊在鋅電池材料研究中取得重要進展，相關研究結果以“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)表在材料領域國際頂級期刊Advanced Materials（IF2021=30.849）上。

　　水系鋅電池作為下一代大規(guī)模儲能技術的重要候選者，有望解決運行安全和成本的問題。水系鋅電池的核心技術是高性能鋅負極材料的研發(fā)。與傳統(tǒng)的鋅箔相比，鋅粉（Zn-P）具有低成本、易加工和結構可調控等優(yōu)勢，有望應用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，因而在近年來受到了較廣泛的關注。然而，Zn-P基負極仍存在機械強度差、易被腐蝕、枝晶生長不可控等問題，制約了其進一步的應用發(fā)展。因此，如何在保持Zn-P原有優(yōu)點的前提下，同時實現(xiàn)Zn-P基負極優(yōu)異機械性能、良好抗腐蝕性及無枝晶可逆電沉積，對推進Zn-P基鋅電池的實用化進程十分重要。

　　有鑒于此，生物碳(炭)與光學農業(yè)團隊通過簡單的溶液澆鑄法，將可傳導離子的乙烯?醋酸乙烯酯共聚物與可傳導電子的碳納米管組成的混合離子?電子導體（MIEC）骨架引入到Zn-P中，成功地制備出具有優(yōu)異耐腐蝕、無枝晶的柔性自支撐鋅負極（Zn-P-MIEC）。所構筑的Zn-P-MIEC展現(xiàn)出如下幾個功能特征：（1）具有高電導率的電子導體助力電場均勻分布，由此有效地避免了尖端效應，而具有高離子導率的離子導體有利于鋅離子快速進入電極，從而實現(xiàn)鋅離子的均勻、長效和可逆電沉積，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在復雜的機械外力作用下仍能保持其結構完整性和電化學穩(wěn)定性；（3）較低的原料成本、簡單的合成工藝和易放大的制備方法有望實現(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期穩(wěn)定性。得益于這些優(yōu)點，Zn-P-MIEC在用作扣式和軟包鋅離子電池的負極時，展現(xiàn)出長效循環(huán)穩(wěn)定的電化學性能。

　　該研究工作率先提出在鋅負極結構設計中引入MIEC的解決途徑，為高性能鋅負極的發(fā)展提供了有效的策略和新的思路，并拓寬了MIEC的應用范圍，對設計其他類型高性能金屬負極材料具有一定的指導意義。該研究論文的第一作者為我校與廣東工業(yè)大學聯(lián)合培養(yǎng)碩士生張敏，通訊作者為梁業(yè)如教授。該研究得到了國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、“廣東特支計劃”科技青年拔尖人才項目、廣東省高等學校珠江學者崗位計劃等項目的資助。（文圖/材料與能源學院 張敏 王泳茵）