锌电池凭借高安全性、低成本和环境友好性，在可持续储能领域备受关注。相比常规锌箔电极，锌粉（ZnP）电极具备结构设计多样性、形态可加工性和规模化生产潜力等显著优势，但其固有的单分散结构导致了迟缓的离子/电子扩散动力学，限制了其应用。受生物体皮肤和毛细血管结构启发，同济大学化学科学与工程学院刘明贤教授团队开发了一种仿生类皮肤-毛细管结构的全链离子/电子传导网络的ZnP电极（ZnP-FC），其表面芳纶纳米纤维涂层（皮肤）可有效均一化Zn2+通量，避免H2O-ZnP直接接触，内部芳纶纳米纤维-ZnP交织网络（毛细血管）提升了Zn2+的电镀/剥离效率，增强了电极/电解液界面的稳定性。
该研究成果以“Biomimetic Quasi-Skin-Capillary Structure Engineering of Ionic-Electronic Conducting Full-Chain Networks for Stable Zinc Powder Anodes”为题，发表于国际知名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202413990
扫描电子显微镜和光谱研究表明，芳纶纳米纤维成功形成了表面保护涂层（皮肤），并锚定ZnP颗粒形成了内部交织网络（毛细血管），构建了具有离子-电子传导全链网络的仿生类皮肤-毛细管结构的ZnP-FC电极。
异位光谱实验和理论计算研究表明，ZnP-FC电极有效抑制了锌枝晶和副反应，促进了Zn2+的去溶剂化和传导，实现了高度可逆的电化学反应过程。
电化学研究结果表明，ZnP-FC电极稳定了电极/电解液界面以提升Zn2+扩散动力学，在半电池和对称电池中都展现出优异的电镀/剥离效率和循环稳定性。
ZnP-FC负极和钒基氧化物正极耦合的全电池表现出高效的离子/电子转移动力学和超长的循环寿命。该研究工作为仿生锌粉阳极的结构设计提供了新的视角。
宋子洋博士后、甘礼华教授和刘明贤教授为论文共同通讯作者，博士生郑循雯为论文第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金委、上海市科委和中国博士后科学基金会资助。
本文来自：同济大学。
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