香港城市大学张文军、洪果，福州大学杨程凯AEM：动态离子斥力屏蔽助力无枝晶锌离子电池

第一作者：林德武

通讯作者：张文军*，洪果*，杨程凯*

单位：香港城市大学、福州大学

水系锌离子电池作为一种环境友好、安全可靠、成本低廉的储能系统，备受关注。然而，负极上锌枝晶的生长是制约锌离子电池发展的关键难题。已报道的抑制锌枝晶的方法主要分类两类：一是通过锌负极-电解液界面设计，诱导锌的均匀成核；二是通过电解液设计，调节锌的沉积生长。然而目前的界面设计方法通常难以适应大容量、持续的充放电，而电解液设计面临长期循环效果减弱的限制。

近日，来自香港城市大学的张文军教授、洪果教授与合作者福州大学杨程凯教授，在Adv. Energy Mater.上发表了题为“Self-Adaptive Hierarchical Hosts with Switchable Repulsive Shielding for Dendrite-Free Zinc Ion Batteries”的研究结果。本研究提出了使用阳离子表面活性剂修饰的三维碳纳米管（C-CNT）宿主材料作为锌负极和水系电解质之间的自适应界面，显著抑制锌枝晶生长，在水系锌电池中展示了优异的循环性能。

将阳离子型表面活性剂（十六烷基三甲基氯化铵，CTAC）修饰在碳纳米管表面，构筑成纳米-微米多级结构。其中碳纳米管主体的骨架具备高比表面积及高导电性，为锌沉积提供丰富的成核位点。修饰在碳纳米管上的季铵阳离子（CTA+）在电荷相互作用下移动到在锌枝晶周围，形成离子屏障，有效地阻止了锌枝晶过度生长。

当新的枝晶位点出现及恶化时，由于局域高电荷密度的吸引，CTA+会相应地移动到新的枝晶位点，阻止该点的过度生长，从而呈现动态抑制作用。

Self-Adaptive Hierarchical Hosts with Switchable Repulsive Shielding for Dendrite-Free Zinc Ion Batteries