近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院納米材料及先進(jìn)磨削實(shí)驗(yàn)室青年教師鄭新華博士在國(guó)際著名期刊《Advanced Energy Materials》（IF=27.8）發(fā)表了題為“Development of Durable Zn–MnO₂ Battery via a Functionalized Hydrogel Film”（Doi: 10.1002/aenm.202400038）研究型論文。該論文的第一作者為我校鄭新華博士，通訊作者為中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳維教授。

水系鋅電池具有低成本、高安全性、環(huán)境友好和長(zhǎng)循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)，被視為最具潛力的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)之一。然而，鋅負(fù)極在水系電解液中存在諸多的副反應(yīng)，如枝晶生長(zhǎng)、析氫（HER）、腐蝕和鈍化等問題，限制了水系鋅電池的發(fā)展。鑒于此，作者開發(fā)了一種由聚多巴胺（PDA）和聚丙烯酰胺（PAM）交聯(lián)的PDAM水凝膠膜，并將其作為鋅負(fù)極的保護(hù)層。由于PDAM膜與Zn²⁺和H₂O之間具有強(qiáng)相互作用，能夠形成PDAM-Zn²⁺-5H₂O的溶劑化結(jié)構(gòu)，從而易于脫溶劑化并引導(dǎo)均勻的鋅沉積。此外，PDAM-Zn²⁺-5H₂O還能夠?qū)ψ杂伤幕钚赃M(jìn)行一定程度的限制，從而抑制了與水相關(guān)的副反應(yīng)。結(jié)果顯示，所構(gòu)建的PDAM@Zn-MnO2電池在5 mAh/cm²的面積容量下實(shí)現(xiàn)了超過1150次的穩(wěn)定循環(huán)，并在10 mAh/cm²的高面積容量展示出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，PDAM@Zn-MnO₂軟包電池在80 mAh容量下可穩(wěn)定使用近220次（~1750 h）。

論文節(jié)選

《Advanced Energy Materials》作為頂級(jí)材料科學(xué)期刊，致力于報(bào)道能源材料領(lǐng)域的突破性研究。該成果的發(fā)表將助力于我校“雙一流”創(chuàng)建，提升我校相關(guān)學(xué)科在國(guó)際上的學(xué)術(shù)影響力和知名度。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202400038