由于出色的安全性和经济性，锌离子电池在近几年备受关注。近日，高地陈继章教授课题组发表多项研究成果，为锌离子电池的使用提供了新见解。

      据了解，在多种正极材料中，二氧化锰是最合适的候选材料之一。研究人员最初认为二氧化锰会经历锌离子插层或锌离子/质子共插层过程，最近的研究表明，二氧化锰的充放电过程依赖于水合碱式硫酸锌（ZSH）与低结晶度层状锰氧化物之间的可逆转化，而原始二氧化锰在初始放电过程后不直接参与锌离子的存储行为。其中，ZSH的形成是由二氧化锰（或随后充电过程生成的低结晶度层状锰氧化物）的电化学溶解所导致，这种电化学溶解会消耗质子，导致电解液pH值急剧上升，使ZSH在正极表面猛烈和垂直地沉积，极大抑制电荷传输，进一步加剧了锌离子电池能量密度不足的问题。

      课题组通过缓冲电解液pH值的策略来延迟ZSH的形成，使锌离子电池的比容量增加了25.6%，并使电池同时具有出色的倍率性能和杰出的容量保持率。研究强调了pH值调控对于锌离子电池的重要性，为水系电池技术开发提供了新的见解。研究成果在《Advanced Materials》（影响因子：29.4）在线发表，题为"Suppressing Rampant and Vertical Deposition of Cathode Intermediate Product via Ph Regulation Towards Large-Capacity and High-Durability Zn//MnO2 Batteries"（文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202304997），博士生陈敏峰为第一作者，陈继章教授为通讯作者，韩响副教授为共同作者，佐治亚理工汪正平教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金等项目支持。

      另一方面，锌离子电池中锌负极的枝晶和副反应问题一直制约着这种电池的循环性能，而目前广泛使用的玻璃纤维隔膜厚度太大、力学性能太差、孔径太大且不均匀，使得电池性能不佳。课题组通过氨基功能化的锆基金属有机框架改性木质纤维素隔膜，促进了锌离子的脱溶剂化过程，显著提高了电化学可逆性，为隔膜制造技术提供了新的思路。研究成果在《Advanced Functional Materials》（影响因子：19.0）在线发表，题为"Amino-Enabled Desolvation Sieving Effect Realizes Dendrite-Inhibiting Thin Separator for Durable Aqueous Zinc-Ion Batteries"（文章链接：另一方面，锌离子电池中锌负极的枝晶和副反应问题一直制约着这种电池的循环性能，而目前广泛使用的玻璃纤维隔膜厚度太大、力学性能太差、孔径太大且不均匀，使得电池性能不佳。课题组通过氨基功能化的锆基金属有机框架改性木质纤维素隔膜，促进了锌离子的脱溶剂化过程，显著提高了电化学可逆性，为隔膜制造技术提供了新的思路。研究成果在《Advanced Functional Materials》（影响因子：19.0）在线发表，题为"Amino-Enabled Desolvation Sieving Effect Realizes Dendrite-Inhibiting Thin Separator for Durable Aqueous Zinc-Ion Batteries"（文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202307384），博士生马红为论文第一作者，陈继章教授为通讯作者，韩响副教授为共同作者，井冈山大学刘波老师和上海大学施思齐教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金等项目支持。