水系锌离子电池（ZIBs）因其本征安全性、低成本和环保性方面的优势而引起了人们对固定式储能的广泛研究关注。然而，锌阳极的不可控枝晶生长和副反应影响了ZIBs的循环寿命。传统的隔膜几乎无法有效抑制这些问题。
近日，四川大学卢灿辉教授、张伟副研究员开发了一种甲壳素纳米纤维膜隔膜，通过一种简单、低成本和可扩展的策略来解决这些问题。研究显示，所获得的隔膜具有丰富的亲锌官能团、均匀的纳米孔和优异的机械性能，这有助于水合Zn2+离子的去溶剂化，从而提高Zn2+的迁移数，同时使离子通量均匀化。此外，该隔膜还可以降低沉积障碍，加速Zn2+的沉积动力学。因此，锌枝晶和有害的副反应得到了有效和同步的抑制，这使得使组装的ZIBs具有超长的循环寿命和良好的倍率性能。令人印象深刻的是，组装的Zn-MnO2软包电池在各种外部损伤下表现出优异的稳定性和安全性。上述亮点标志着ZIBs向实际应用迈出了重要一步。1. 该工作通过简单、低成本和可扩展的策略制备了用于无枝晶锌阳极的柔性甲壳素纳米纤维隔膜。具体而言，首先是泛磨2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）氧化甲壳素（TCh），用于大规模生产TCh纳米纤维悬浮液；然后将该悬浮液进行简单的浇铸干燥，然后进行热压，从而得到具有优异机械性能的柔性TCh膜。2. 值得注意的是，获得的TCh膜提供了致密的微观结构和丰富的亲锌极性基团─COOH、─OH和─O＝C─N─H。这些特性有助于Zn2+离子的去溶剂化，提高Zn2+的迁移数，并调节Zn2+的均匀沉积，从而有效地抑制锌枝晶的形成和副反应。此外，TCh隔膜还可以降低沉积障碍，加速Zn2+的沉积动力学。3. 因此，采用TCh隔膜的Zn对称电池具有优异的可逆性和电化学稳定性，在1mA cm-2下的工作寿命超过2700小时。此外，具有TCh隔膜的Zn-MnO2全电池具有改进的倍率性能和循环稳定性。更令人印象深刻的是，由于甲壳素隔膜具有良好的机械性能，组装好的Zn-MnO2软包电池在各种外部损伤下表现出优异的稳定性和安全性。总体而言，这项工作展示了一种可靠的生物质隔膜，可以实现ZIBs的稳定锌阳极。--检测服务--