近日，我院樊新教授课题组与南方科技大学卢周广教授和德国亥姆霍兹能源实验室王文浠博士合作，在水系锌离子电池储能领域取得重要研究进展，研究成果以“Sulfonated Hydrogel Electrolyte Enables Dendrite-free Zinc-ion Batteries”为题发表在国际权威期刊《Chemical Engineering Journal》上，该期刊影响因子为15.1，中科院SCI一区TOP。我校为第一作者单位，欧洲杯买球完全官网硕士研究生胡颖奇为第一作者，樊新教授、卢周广教授及王文浠博士为通讯作者。
水系锌离子电池（ZIBs）由于制备成本低、环境友好、高安全性和较高比容量(820 mAh/g)，被认为是最有潜力的储能电池。然而，在锌离子电池循环过程中面临着电解液中水的分解导致电解液被逐渐消耗和电池膨胀。另一方面，锌负极处由于电场的影响和“尖端放电效应”造成锌枝晶的生长。这些发生在锌负极与电解液界面处的副反应导致电池库伦效率低下和循环寿命差等问题，限制了锌离子电池的实际应用。因此，解决以上问题对锌离子电池的发展至关重要。
这篇论文将磺酸基团引入壳聚糖中，并且将磺化后的壳聚糖与聚丙烯酰胺交联成水凝胶电解质，该电解质通过分子链上的磺酸基团调控Zn2+ 的溶剂化结构和抑制电解质中自由水的分解。结果表明，将磺酸基团引入到水凝胶电解质中可以提高电解质的电化学稳定窗口和机械性能。同时，引入的磺酸基团影响Zn2+的溶剂化结构诱导Zn2+在锌负极界面处的均匀沉积，从而提高电池的电化学性能。在该电解质的保护下，组装成对称锌电池在1A/cm2的电流密度下可以稳定循环超过2600h，匹配了偏钒酸铵正极的全电池在1A/g的电流密度下稳定循环500次后没有明显的容量衰减。组装成的柔性电池在外力的作用下容量保持稳定，即使电池破裂也不会发生电解质的泄露。这项凝胶电解质的设计工作为水系锌离子电池的锌负极稳定性构筑提供了新的借鉴思路。（文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147762）
