姚亚刚/韩杰/薛攀AFM：多尺度离子筛分隔膜用于无枝晶和动力学增强的锌金属电池

锌金属电池由于其安全性好，成本低和环境友好等特点，被认为是非常有潜力的储能系统。然而，不可控的锌枝晶生长和严重的腐蚀现象阻碍了其商业应用。

在此，南京大学姚亚刚教授，扬州大学韩杰教授，薛攀等人通过将聚苯胺改性氧化石墨烯(表示为NPGO)/聚偏二氟乙烯溶液直接喷涂在普通玻璃纤维(GF) 隔膜的一侧来制备功能化隔膜。

NPGO纳米片上喹诺酮酰亚胺质子化和去质子化状态之间的可逆转变可以促进Zn²⁺的快速去溶剂化和转移。因此，由于朝向Zn负极的NPGO纳米片的离子筛分效应，空间电场以及Zn²⁺通量被有效地均匀化。

图1. NPGO@GFs隔膜的结构表征

总之，NPGO@GFs隔膜能促进Zn均匀沉积，延缓枝晶形成。同时它对锌电极腐蚀、析氢反应和副反应有明显抑制作用。此外，NPGO修饰的超轻和超薄隔膜不影响电池整体的能量密度，显然优于其他策略。

结果显示，当配备NPGO@GFs隔膜，锌对称电池获得了优异的循环稳定性（20 mA cm^-2下>3000次循环）和出色的库仑效率，MnO₂||Zn全电池获得了卓越的循环稳定性（500次循环，容量保持率为91.6%），因此，该工作提出了一种新颖的策略为锌金属电池的应用奠定了基础。

图2. NPGO@GFs隔膜的电池性能

Multiscale Ion-Sieving Separator with Selective Zn²⁺ Channels and Excellent Zn2+ Desolvation Kinetics for Dendrite-Free and Kinetics-Enhanced Zinc Metal Batteries, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202305098

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