中南大学梁叔全/周江AFM：电纺PAN隔膜实现无枝晶锌负极！

2023年10月15日下午8:21 • 顶刊解读

由于高安全性和成本效益，水系锌离子电池（AZIBs）是大规模储能有希望的候选者。然而，它承受了难以控制的Zn²⁺沉积，这些沉积聚集在一起并很容易穿透隔膜。

中南大学梁叔全、周江等采用静电纺丝合成了聚丙烯腈（PAN）纳米纤维膜作为AZIBs的隔膜，旨在克服这一障碍。

中南大学梁叔全/周江AFM：电纺PAN隔膜实现无枝晶锌负极！

图1. PAN隔膜的作用机制及表征

所得PAN隔膜的厚度比传统玻璃纤维（GF）隔膜薄八倍。此外，与传统多孔隔膜（GF、滤纸、聚丙烯）相比，PAN中的-CN可以有效地均匀电场分布，从而使PAN隔膜促进锌负极的均匀离子沉积，进而有效抑制锌枝晶的形成和生长。

此外，PAN隔膜的另一个优势是，可以有效抑制正极上的钒基副产物和钒离子与负极的接触，从而减少副反应和锌负极表面的锌枝晶。

中南大学梁叔全/周江AFM：电纺PAN隔膜实现无枝晶锌负极！

图2. Zn/NH₄V₄O₁₀电池性能

受益于上述优势，采用PAN隔膜的Zn对称电池显示出长期稳定性和具有优(101)晶体取向的无枝晶沉积层。同时，Zn/NH₄V₄O₁₀电池表现出高比容量和出色的长期耐久性，在10 A g^-1下循环1500次后容量保持率为89.2%。

这项工作证明了功能隔膜的设计提供了一种有效的方法来改变Zn²⁺的沉积行为并实现无枝晶的锌金属负极。

中南大学梁叔全/周江AFM：电纺PAN隔膜实现无枝晶锌负极！

图3. PAN隔膜对锌沉积行为的影响

Regulating Zinc Deposition Behaviors by the Conditioner of PAN Separator for Zinc-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202109671

中南大学梁叔全/周江AFM：电纺PAN隔膜实现无枝晶锌负极！

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