锌离子水系电池作为一种绿色、安全、低成本的能源存储技术，近年来受到广泛关注。然而，在多次充放电过程中，锌枝晶的生成和副反应是制约其长循环寿命和高效能的主要瓶颈。

近日，北京化工大学刘勇教授、吉林大学王策教授和清华大学胡平教授团队在《Advanced Functional Materials》期刊上发表了题为《Spatial and Electrostatic Dual-Confinement in Hierarchical Hollow Bi-Bi₂O₃@Carbon Nanofibers for Dendrite Suppression and Side Reaction Mitigation in Aqueous Zinc-Ion Batteries》的研究论文，报道了用静电纺丝方法制备的一种新型的水系锌离子电池（Aqueous Zinc-Ion Batteries - AZIBs）阳极材料，该材料为负载Bi-Bi₂O₃的碳纳米纤维（Bi-Bi₂O₃@CNF） 复合材料，具备分级中空结构和表面沟槽，其在抑制锌枝晶生长、减少副反应和缓解电池极化方面表现出优异的性能。

图1. 静电纺丝制备Bi-Bi₂O₃@CNF复合材料过程

Bi-Bi₂O₃@CNF因为其独特的结构、材料性质所产生的“空间&静电双重限域效应”，使得Zn均匀沉积在纤维的表面，抑制枝晶形成，同时，相比于纯Zn阳极，有效降低了欧姆阻抗，并且提高了析氢反应阻力，缓解了极化现象，显著提升了电池的库伦效率和循环稳定性。在1000次循环后仍能保持73%的容量， 1000 mA·g⁻¹的高电流密度下具有较高的容量保持率。

图2. Bi-Bi₂O₃@CNF和CNF在半电池中5 mA·cm⁻²和10 mA·cm⁻²电流密度下的电化学性能

此项研究不仅为解决锌离子水系电池中的锌枝晶问题提供了新思路，也为下一代高效、安全的电池材料设计奠定了基础。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202425358

刘勇教授简介：

刘勇，教授，博导。主要从事高分子及纳米复合材料制备与应用等研究。在特种高性能塑料应用、橡胶制品性能提升、塑料产品配方及工艺开发、特种功能纤维成型、静电纺丝制备超细纤维、燃料电池和太阳能电池器件制备、纳米纤维构筑生物医学器件等方面均有研究。迄今发表期刊文章210多篇，出版中文专著1部，英文专著2部，译著3部，著作章节2章，获授权专利66项，其中转让9项。Renewable and Sustainable Energy Reviews (IF 15.9)和Polymers (IF 5.0)两期刊的特刊主编，40多种中外期刊审稿人。获国家科技进步二等奖1项，省部级技术发明一等奖1项二等奖3项、专利优秀奖2项等，全国石油和化工行业优秀科技工作者。

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