近日，我院朱前程博士在水系锌离子电池研究领域取得新进展。相关工作“A Bifunctional Separator with Gradient Distribution ofMCM-41 Zeolite for High-Performance Aqueous Zinc-ion”发表在材料领域知名期刊《AdvancedFunctionalMaterials》，我院硕士研究生常乐为论文第一作者，朱前程博士为通讯作者。
水系锌离子电池（AZIBs）具有低成本、高安全、容量高等优点，被认为是新型储能系统的有力竞争者。然而，电池的正极和负极都面临着严峻的挑战。对于正极材料，放电过程中产生的可溶性中间产物会造成正极材料的损失，导致结构稳定性和容量保持率下降。对于锌负极，锌离子在基底上的反复沉积/剥离会导致锌枝晶生长，此外水的分解还会导致氢气和副产物的产生，从而引发电池极化、容量退化甚至短路。因此，同时稳定水系锌离子电池的正极和负极对于促进AZIBs发展至关重要。该工作设计了MCM-41沸石梯度分布的双功能隔膜，用于同时稳定正极和锌负极。其中，沸石分布较多的一侧具有亲水性，沸石和水分子的结合可以降低脱溶剂能垒，从而抑制析氢反应（HER）及相关副反应；此外，沸石孔道丰富，还具备调节锌离子通量，促进锌均匀沉积的功能。而沸石分布较少的一侧，聚合物相对致密，可以抑制正极材料VO2+的溶解和穿梭，从而实现V2O5正极的稳定循环。使用这种双功能隔膜，组装的Zn//Zn对称电池的循环寿命超过2400 h（1mAcm-2,1mAh cm-2）。以商用V2O5为正极材料的全电池在电流密度为1 A g-1的情况下，经历1000次循环后仍保持212.5 mAh g-1的高容量。这为开发同时稳定正极和负极的双功能隔膜提供了一个新的方向。
该研究工作得到了国家自然科学基金项目、河北省自然科学基金（青年B）项目、河北省青年拔尖项目，河北省自然科学基金项目等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202517715
