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辽宁省无机分子基化学重点实验室朱明昌、吴双妍团队在《Journal of Energy Storage》发表研究论文:二维氰基功能化MOF构筑三维互连纤维界面,实现锌沉积的多尺度协同调控

编辑:田甜 日期:2026-10-14

水系锌离子电池(AZIBs)因安全性高、成本低和环境友好等优势,在大规模储能领域具有广阔应用前景。然而,锌负极在循环过程中易发生枝晶生长、析氢和腐蚀等问题,严重影响电池稳定性。

针对这一挑战,本研究通过静电纺丝将二维氰基功能化金属有机框架(Cu-BLB)嵌入PAN纤维基体,在锌表面构筑三维连续纤维人工界面PCu-BLB。其中,Cu-BLB中的氰基及含氮位点可增强对Zn2+的亲和作用,三维纤维网络则提供连续离子传输通道,实现分子尺度离子调控与宏观结构稳定的协同作用。通过实验并结合DFT计算、有限元模拟发现,PCu-BLB能够促进Zn2+脱溶剂化和均匀传输,有效抑制枝晶及界面副反应。最终,PCu-BLB@Zn对称电池在1 mA cm-2/1 mAh cm-2下稳定循环超过4000 h,PCu-BLB@Zn//V2O5全电池在1 A g-1下实现约352 mAh g-1的放电比容量,并稳定循环超过1000圈。

图. 二维Cu-BLB框架的形成、静电纺丝PCu-BLB界面层的构筑,以及Zn箔与PCu-BLB@Zn负极上锌沉积行为的对比示意图

2026年8月28日,相关研究以“Three-dimensional interconnected fibrous interphase constructed from a two-dimensional cyano-functionalized metal-organic framework for multiscale regulation of zinc deposition”为题,发表在《Journal of Energy Storage》上。沈阳化工大学为论文第一完成单位,化学工程学院硕士研究生庞雅文为第一作者,环境与安全工程学院朱明昌教授、化学工程学院吴双妍副教授和华北电力大学刘景维副教授为共同通讯作者。