欧洲杯

近日，欧洲杯 新型电池物理与技术教育部重点实验室王义展教授课题组在水系锌离子电池研究方面取得新进展。研究成果以“A Hydrophobic and High Surface Charge Phosphate Interphase for High Areal Capacity Zinc Metal Batteries”为题，发表在《Advanced Materials》上。

水系锌离子电池凭借环境友好、安全性高、成本低廉等突出优势，逐渐成为大规模储能技术的重要方向。然而锌阳极存在严重的枝晶和副反应问题，使其无法满足高面容量和深度放电条件下稳定循环的实际应用需求。实现高面容量下的稳定循环，关键在于调控锌的取向生长并加速界面离子传输，以抑制耗尽区形成。

Scheme 1. Schematic illustration of Zn electrodeposition behaviors on FZP/Zn. 

基于此，研究团队报道了一种具有疏水表面和高表面电荷的混合铁/锌磷酸盐（FZP）纳米薄膜作为锌阳极的人工固态电解质界面层。研究揭示高表面电荷与强Zn²⁺亲和力促使电极界面形成更窄且富含Zn²⁺的双电层结构，加快了电极界面的传质过程，有效缓解了高沉积面容量下的耗尽区效应，同时磷酸盐组分通过诱导Zn(100) 的优先暴露促进了锌的均匀沉积并使电极反应动力学得到提升。由此，FZP/Zn对称电池在60% 放电深度下展现出400小时稳定循环性能。低N/P比的全电池在6 mAh/cm² 的面容量下实现176.5 Wh/kg的能量密度，并稳定循环超过200圈。Zn-I₂ 软包电池面容量达5.12 mAh/cm²，累计放电容量约97 Ah。这些结果表明FZP纳米膜作为锌阳极实用人工固态电解质界面层的可行性，为实现高性能锌阳极的界面设计提供了新思路。

论文第一作者为欧洲杯 2023级凝聚态物理专业博士研究生李军鹏，通讯作者为欧洲杯 王义展教授，大湾区大学赵康宁助理教授。该工作得到了国家自然科学基金面上项目的资助，吉林省自然科学基金和中央高校基本科研专项资金的大力支持。

论文全文链接：

//advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202501956