人工晶体学报

作者：宋琪, 蒋玲, 陈鸿明, 李辉富, 黄朔, 骆丽杰, 陈拥军

单位：海南大学材料科学与工程学院，海口 570228

关键词：锌离子电容器,生物质材料,多孔碳材料,锌枝晶,去溶剂化,

基金：海南省自然科学基金青年基金项目(223QN187);海南大学科研基金(KYQD(ZR)-22043)

锌离子电容器是新兴电化学储能设备理想的选择之一，然而金属锌与水系电解液之间的热力学反应会引发腐蚀和不可控的锌枝晶生长，严重影响了锌离子电容器的库仑效率和使用寿命。为了抑制水系电解液中锌负极的不良副反应，本文利用木棉纤维生物质材料通过一步碳化法制备了具有亚纳米通道的木棉纤维多孔碳材料（KFC），并将其涂覆在锌负极表面获得Zn@KFC复合负极。KFC中的亚纳米通道可以不断地吸附溶剂化锌离子中的水分子，并促进逐步去溶剂化过程，从而增强快速且均匀的锌离子传输，进而消除水引起的锌负极腐蚀和副反应。实验结果表明，Zn@KFC对称电池在1 mA·cm-2和1 mAh·cm-2条件下展现出超过1 000 h的高循环寿命。即使在5 mA·cm-2和5 mAh·cm-2的苛刻条件下，其循环寿命依然可以超过400 h。此外，由Zn@KFC负极制备的锌离子电容器展现出超过50 000圈的循环稳定性和接近100%的库仑效率（容量保持率为98.29%）。这种通过表面改性促进高可逆性锌负极的方法为实现高性能锌离子电容器探索了一条新路径。

来源：2025年第5期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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