锌基电池具有成本低、能量密度高等优点，在储能领域具有广阔的应用前景。然而，锌化学通常会遇到严重的枝晶问题，特别是在高面容量和高电流密度下，这严重限制了其应用。

近日，中科院大连化物所李先锋研究员报道了以薄膜设计为基础，提供了一种用于开发高面积容量锌基电池的有效途径。

文章要点

1）研究人员设计的PBI膜（图灵-PBI）具有有序和起伏的条纹。由于独特的表面结构，图灵-PBI具有突出的有效接触面积和超高的阳离子选择性，从而提供了高的离子导电性。更重要的是，即使在高电流密度下，这些因素也可以通过区域诱导沉积效应抑制高面容量的锌枝晶。

2）在这个调控机制中，图灵条纹和配位Cu离子（Cu²⁺，Cu⁺）都参与了锌的均匀沉积。此外，图灵-PBI中的波峰和波谷可以有效地调节Zn(OH)₄²⁻的分布，从而获得更大的沉积空间。而表面配位的铜离子进一步与Zn(OH)₄²⁻相互作用，使锌沉积更加平滑。

3）基于图灵-PBI的锌对称液流电池（ZSFB）具有较低的Zn成核过电位、低的极化和较长的循环寿命。即使在80 mA·cm⁻²的高电流密度下，碱性Zn−Fe液流电池在420 h内仍能稳定工作，面容量高达160 mA·h·cm⁻²，循环约110次，能量效率（EE）高达90.10%，几乎是目前报道过的锌基电池的最佳性能。

本文以膜设计为基础，为获得高面积容量的锌基电池提供了有效途径，促进了锌基电池的发展。

参考文献

Jine Wu, et al, Dendrite-Free Zinc-Based Battery with High Areal Capacity via the Region-Induced Deposition Effect of Turing Membrane, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c04317

https://doi.org/10.1021/jacs.1c04317