近日，海洋科学与工程学院史晓东副研究员所在团队在材料领域Top期刊Advanced Functional Materials (IF=19.0)发表题为《Construction of robust organic-inorganic interface layer for dendrite-free and durable zinc metal anode》的研究论文。海南大学周传聪博士、曼彻斯特大学单路通博士为论文共同第一作者，海洋科学与工程学院史晓东副研究员、田新龙教授为论文共同通讯作者，海南大学海洋科学与工程学院为第一通讯单位。
水系锌离子电池具有资源储量丰富、低成本、高安全性等优势，是最具应用潜力的电化学储能器件之一。然而，锌金属负极与液态电解质相互作用诱发的枝晶生长、析氢、腐蚀和钝化等问题，是制约水系锌离子电池发展的主要瓶颈。稳定锌金属负极的主要策略包括人工界面层修饰、三维集流体设计和电解液优化。其中，构建人工界面保护层，能够有效避免锌金属负极与电解液的正面接触，从而有效抑制界面副反应和锌枝晶的产生。然而，大多数人工界面层依然存在机械强度差、离子电导率低、稳定性差等问题，阻碍了该策略的实际应用。
本文采用超声喷涂技术，在锌箔表面高效构筑了坚实牢固、均匀稳定的软水铝石/Nafion复合界面层，有效解决了锌枝晶生长和界面副反应等问题。其中，软水铝石是一种具有二维层状结构的天然矿物质，其层间距为2.7 Å，能够为锌离子扩散迁移提供快速通道；Nafion溶液具有较高的粘附力，能够增强软水铝石/Nafion界面层的机械强度和耐腐蚀性。同时，软水铝石晶体结构中的羟基和Nafion分子结构中的磺酸基团均具有高阳离子选择性和亲水性，赋予了软水铝石/Nafion复合界面层优异的亲锌和亲水特性，增加了锌离子成核活性位点，降低了锌离子形核能垒，保证了均匀可逆的锌沉积/剥离行为。该工作预期能够为锂/钠/锌/镁/铝等金属负极的界面改性策略提供新思路，助力高安全性和长循环寿命二次电池体系的开发应用。
该项工作得到了国家自然科学基金（52274297, 52164028）、海南省院士创新平台（YSPTZX202315）、南海海洋资源利用国家重点实验室基金（MRUKF2021029）和海南大学高层次人才科研启动基金（KYQD(Z)-23069, 20008）的支持。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202312696
海南大学