近日，化材院董留兵与清华大学深圳国际研究生院康飞宇团队合作，以暨南大学为第一通讯单位在材料领域顶级期刊Advanced Materials（IF=32.084）发表最新研究成果。

图1.功能性超薄隔膜设计思路与物化属性表征

水系锌离子电池因资源丰富、安全性高、成本低廉等优势备受关注。然而，锌负极存在的枝晶、腐蚀及析氢问题严重影响锌离子电池使用寿命，从而限制了其规模化应用。锌离子电池当前使用的隔膜（如玻璃纤维隔膜）极易在枝晶破坏下失效，且其高达数百微米的厚度会严重降低电池的体积能量密度，同时延长离子传输距离、增大电池内阻并导致电池倍率性能较差；相比之下，商用锂离子电池隔膜厚度仅为25 μm左右。因此，迫切需要发展适用于锌离子电池的超薄隔膜，但如何避免锌枝晶引起的超薄隔膜失效问题仍是挑战。

鉴于此，本工作通过在低厚高强纤维素纳米纤维膜（CNF）基底表面设计MOF衍生的C/Cu纳米复合修饰层实现了厚度仅23 µm且具有优异锌负极稳定能力的功能性超薄隔膜（FCNF）。CNF膜基底的纳米孔结构、超低厚度和离子筛分功能有利于锌离子快速而均匀的传输，而高比表面积C/Cu纳米复合修饰层的锌亲和能力（特别是含杂原子C/Cu界面显示出高度亲锌特性）为锌沉积提供丰富低势垒形核位点、改善锌沉积动力学，二者协同调控锌沉积界面化学，从而实现锌负极稳定和超薄隔膜的持久耐用。本研究不仅为稳定锌负极提供了新的策略，同时为水系锌离子电池超薄隔膜的设计提供了理论借鉴。

图2.功能性超薄隔膜调控锌沉积界面机制研究

本工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金以及广东省基础与应用基础研究基金的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202300019