近日，问鼎手机版杭州高等研究院谢斌斌“双龙学者”特聘教授与浙江农林大学胡勇教授合作在国际知名学术期刊Carbon Energy上在线发表研究论文A Self-Recognition Separator for lon Management to Customize Selective Zn2+ Channels Toward Dendrite-Free Zinc Metal Anodes。问鼎手机版为第一通讯单位，谢斌斌副研究员和胡勇教授为通讯作者，地环问鼎手机版(中国)2022级硕士研究生邵迎波和化材问鼎手机版(中国)陆雯为论文共同第一作者。
水系锌离子电池，凭借其卓越的理论比容量、较低的氧化还原电位、资源的丰富性以及固有的安全性，被视为下一代储能技术的理想之选。然而，锌金属阳极在水系锌离子电池中的应用却受到了锌枝晶生长和界面副反应的挑战。针对这一问题，本研究提出了一种创新性的解决方案，通过铋基金属有机框架（CAU-17）修饰玻璃纤维隔膜，构建具有锌离子自识别特性的多功能隔膜体系。通过实验表征与理论计算表明，CAU-17具有独特的离子选择性传输机制，其框架中的羧基官能团凭借静电排斥效应，有效地将SO42⁻离子拒之门外，同时，通过重构水分子间的氢键网络结构，有力地抑制了析氢反应等界面副反应的发生。此外，CAU-17所表现出的亲锌特性，极大地促进了水和锌离子的去溶剂化过程，形成了一种自我加速的锌离子“泵”效应，实现了锌离子通量的均匀调控，抑制了锌枝晶生长。基于上述优势，采用CAU-17改性隔膜的对称电池展现出优异的电化学性能，实现了长达4450小时的稳定循环。在Zn//MnO2全电池体系中，经过2000次充放电循环后仍保持88%以上的容量保持率，充分证明了该改性隔膜的实用价值。此研究不仅为解决锌金属阳极的关键问题提供了有效策略，更为设计下一代高性能多功能隔膜开辟了新的研究方向。
研究成果得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金重大项目、浙江省万人计划杰出人才项目和金华市重点科技计划等经费资助。
Carbon Energy是材料科学领域最具影响力的刊物之一，为中科院分区一区期刊，最新影响因子为19.5。
编辑：盛灿灿
