超薄纸基锌负极界面层

无枝晶长循环

一种超薄的细菌纤维素-石墨烯复合纸，通过界面电荷积累机制主动富集锌离子，从根本上抑制枝晶生长。

Guodong, Ren · Yu, Zong · Jichao, Zhai · Guofu, Tian · Jiangkai, Bao · Chen, Ruwei · Wang, Lei · 王小慧

Composites Part B: Engineering 2026

具体参数

界面锌离子浓度提升倍数

{'zh': '3.1', 'en': '3.1'}

对称电池循环寿命

{'zh': '2300', 'en': '2300'} h

库仑效率

{'zh': '99.5', 'en': '99.5'} %

软包电池质量能量密度

{'zh': '191.04', 'en': '191.04'} Wh kg⁻¹

软包电池体积能量密度

{'zh': '249.52', 'en': '249.52'} Wh L⁻¹

容量保持率

{'zh': '84', 'en': '84'} %

界面层厚度

{'zh': '3', 'en': '3'} μm

技术优势

锌离子浓度提高3.1倍

带负电的细菌纤维素网络与高导电石墨烯协同作用，把界面锌离子浓度主动提升3.1倍，从根源上缓解浓差极化。

长循环超过2300小时

对称电池在5 mA cm⁻²的电流密度和1 mAh cm⁻²面容量下稳定循环超过2300小时，且保持99.5%的库仑效率，证明镀锌/剥锌过程高度可逆。

软包电池能量密度高

采用V₂O₅正极的锌离子软包电池实现191.04 Wh kg⁻¹的质量能量密度和249.52 Wh L⁻¹的体积能量密度，200次循环后容量保持率84%。

可扩展制备

细菌纤维素-石墨烯复合纸通过可扩展的造纸工艺制备，为大规模应用提供了可能。

应用场景

• 水系锌离子电池：直接用作锌负极界面层，抑制枝晶，延长循环寿命。
• 电网储能：低成本、高安全的水系锌电池，适合大规模储能。
• 高功率电池：高导电石墨烯和快速离子传输支持高倍率充放电。
• 金属负极保护：通过界面电荷积累机制，同样适用于锂、钠金属负极保护。
• 固态电池界面：超薄复合纸可改善固态电解质与金属负极的界面接触。