水系电池使用水溶液电解液，不易燃易爆，具有显著安全优势，在可再生能源存储、电网调峰电站、家庭储能系统、便携式及可穿戴设备领域有广泛应用潜能。由于锌资源丰富、安全性能好、理论容量高、氧化还原电位高，水系锌离子电池在大规模储能领域引起关注，但是受锌负极枝晶生长、析氢和腐蚀等问题制约。
▲Scm调控锌沉积过程示意图
近日，我院曹澥宏教授团队提出了一种由直链式分子（Scm）介导的偏向吸附策略提升锌金属负极的服役稳定性。利用Scm直链分子极性端基与锌负极表面的强相互作用，实现Scm在锌负极表面的水平吸附，有利于全面覆盖锌负极，提高保护效率。同时，自发形成吸附层有效隔绝水分子形成贫水双电层，实验结果表明Scm的引入成功抑制了锌负极的枝晶，缓解了析氢及腐蚀问题，并提升了高温服役性能，即使在60 ℃，电池也具有优异的电化学稳定性。
▲Zn||Zn和Zn||Cu电池电化学性能
相关研究以“Directing Zn Growth with Biased Adsorption of Straight-chain Molecules for Superior Zn Anode Stability”为题于2024年12月在线发表在国际期刊Angewandte Chemie International Edition上。浙江工业大学为第一完成单位，浙江工业大学材料科学与工程学院副教授毋芳芳，硕士研究生张俊康、马璐为论文的共同第一作者；浙江工业大学材料科学与工程学院曹澥宏教授和中南大学周江教授为论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金（22479125，52372236和22275166），浙江省自然科学基金（LZ24E020007），浙江省省属高校基本科研业务费（RF-C-2023025和RF-B-2023002）和国家重点研发计划（2022YFE0113800）等项目资助与支持。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/anie.202421787
学者介绍
曹澥宏
浙江工业大学材料科学与工程学院党委委员、副院长、教授，博士生导师、国家级青年人才入选者，获新材料国际发展趋势高层论坛“青年科学家”奖、科睿唯安“全球高被引科学家”、斯坦福前2％顶尖科学家“终身科学影响力排行榜”、浙江省优秀共产党员等。长期从事新型二维材料电极创制，及锌离子电池、锌空气电池、镍锌电池等水系电池器件领域，相关成果在Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Soc. Rev.等期刊发表学术论文100余篇，被他引20000余次，获授权发明专利30余件。主持国家基金，浙江省杰青、重点项目等项目，浙江省领军型创新创业团队分方向负责人、国家重点研发计划骨干成员。曾任《高等学校化学研究》特邀编辑、《Chinese Chemical Letters》、《SmartMat》和《Rare Metals》等期刊青年编委、欧洲科学基金会评审专家。
毋芳芳
浙江工业大学材料科学与工程学院副教授、硕士生导师，主要从事二次电池（Li+/Na+/Zn2+-电池）的电极材料结构设计、电极/电解液界面调控及机理研究。主持国家自然科学基金面上、青年项目；中国博士后科学基金特别资助、面上（一等）；浙江省自然科学基金、浙江省教育厅一般项目等项目。相关研究成果发表在Nat. Common., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Energy Mater., ACS Catal., Appl. Catal. B: Environ.,等国际权威期刊。
