近日，我院朱前程博士在水系锌离子电池研究领域取得新进展。相关工作“Zeolite Filled Glass Fiber Separator Enables Ah-level Zinc Ion Batteries via Synergistic Dual Electrodes Regulation”发表在知名期刊《ACS Nano》，我院硕士研究生王登科和常乐为论文共同第一作者，朱前程博士为通讯作者。
水系Zn//V2O5电池因成本低、资源丰富和高理论容量，被认为是极具潜力的大规模储能技术。然而，其实际应用仍受制于锌负极析氢与枝晶生长，以及V2O5正极溶解和钒离子穿梭等关键问题，严重影响电池寿命与稳定性。近日，河北大学物理学院朱前程副教授等针对上述挑战提出了一种新型ZSM-5@GF复合隔膜，通过在商业玻璃纤维隔膜中引入ZSM-5沸石，实现对负极与正极界面的协同调控。ZSM-5沸石可结合水分子、促进Zn2+脱溶剂化，从而抑制析氢和副反应；同时均匀离子通量，诱导无枝晶的锌沉积。此外，其对可溶性钒离子的强吸附作用可以有效阻断钒离子的溶解和穿梭，减少正极活性物质流失。得益于这一多重调控机制，采用ZSM-5@GF隔膜的Zn//Zn对称电池在1mA cm-2下实现了长达2500 h的稳定循环；Zn//V2O5全电池在1500次循环中容量衰减率仅为0.021%/圈，并在软包电池中实现了1.5 Ah的高容量输出。本研究表明，ZSM-5@GF隔膜为实现长寿命、高稳定性的水系锌钒电池提供了一种简单、有效且具工程可行性的解决方案，为其规模化储能应用奠定了坚实基础。
该研究工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金（青年B）、河北省青年拔尖等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.5c17322
