福建农林大学张欣向/袁占辉&东华大学刘书德&北理工安盟 EES：古老粘胶纤维表面沟槽调节AZIBs锌...

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化学结构-粘胶纤维羧基脱溶-抑制HER： 在粘胶的生产过程中，纤维素的糖单元上的伯羟基被氧化为羧基。当粘胶无纺布被用作AZIBs的隔膜时，羧基与Zn ²⁺ 的配位能力促了[Zn(H ₂ O) ₆ ] ²⁺ 的脱溶，从而减少到达负极表面的活性水分子，显著抑制了HER。

微观结构-粘胶纤维沟槽提供Zn ²⁺ 外延式通道-抑制枝晶生长： 在粘胶纤维的湿法纺丝过程中，粘胶纤维表面产生大量的连续沟槽，为Zn ²⁺ 的传输提供了外延式的传输通道，能够快速地实现负极表面Zn ²⁺ 的均匀分布，从而显著抑制锌枝晶的生长。

良好的循环稳定性： 得益于HER和枝晶生长被显著抑制，以粘胶无纺布为隔膜的Zn||Zn对称电池具有超长的循环时间(4600 h，电流密度1 mA cm ^-2 )。

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【图文导读】

如图1(i, j)所示，得益于Zn ²⁺ 在电解液/负极界面处的快速传输，粘胶隔膜组装的电池的锌沉积采取3D扩散模式，有助于形成均匀致密的锌沉积，可有效抑制枝晶生长；与之相对比，没有沟槽的纯棉隔膜和玻纤隔膜组装的电池的锌沉积则采取2D扩散模式，形成疏松多孔的锌沉积，容易诱发枝晶生长。

图 1. (a)粘胶纤维的湿法纺丝过程示意图；粘胶纤维表面的(b)纵向沟槽，(c)断面形貌，(d,e,f)纳米和微米孔；(g)不同隔膜在SS||SS对称电池中的电化学阻抗谱(EIS)曲线，插图为隔膜的离子电导率(IC)；(h)装配GF、CF和VF隔膜的电池在0.5 mA cm ^-2 下的电压-时间曲线；(i) -150 mV下装配了GF、CF和VF隔膜的电池的恒流放电(CA)测试；(j)不同隔膜的Zn ²⁺ 迁移数(τ _{Zn² ⁺} )；通过有限元模拟得到的Zn ²⁺ 在(k)棉纤维和(l)粘胶纤维表面的浓度分布，时间为1至30 cs；(m)棉纤维和粘胶纤维上某一位置的Zn ²⁺ 浓度变化。

粘胶纤维表面沟槽自发的毛细管作用驱动Zn ²⁺ 在粘胶纤维表面快速传输。目前，研究人员普遍认为，Zn ²⁺ 与隔膜改性过程中引入的功能基团(如氨基、磺酸基和羧基等)的配位作用构建了Zn ²⁺ 通道，从而加速了Zn ²⁺ 的传输，这对于调节锌沉积动力学非常重要。如图2(g)-(i)所示，粘胶隔膜中粘胶纤维表面沟槽为Zn ²⁺ 在电解液/负极界面的快速水平传输提供大量通道，将因尖端效应聚集的Zn ²⁺ 迅速地传输到由尖端效应形成的贫锌区域，从而实现Zn ²⁺ 在负极表面的均匀分布。此外，粘胶纤维上的羧基与Zn ²⁺ 的配位作用促进水合Zn ²⁺ 的去溶剂化，从而减少活性水分子到达锌负极表面的数量以抑制析氢反应(HER)。相反，如图2(j)-(l)所示，对于表面没有沟槽的纯棉纤维或玻纤，则不具备上述调节作用。

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