我院特种防护纺织品团队在Advanced Fiber Materials发表碳纳米纤维基复合电极研究论文

作者：贾浩发布时间：2025-10-10 09:33

近期，我院特种防护纺织品团队贾浩副研究员在国际知名期刊《Advanced Fiber Materials》上发表题为“High-Performance Zn-I₂Batteries Enabled by Porous Hetero-carbon Nanofiber Hosts with TiO₂Homojunctions”的研究论文，提出了一种构建高性能锌-碘电池的新策略，为开发高能量密度、长寿命的水系储能系统提供了新思路。

锌-碘电池因其高理论容量、丰富的资源储备和良好的环境友好性，成为下一代储能技术的重要候选。然而，碘正极在循环过程中存在严重的穿梭效应和导电性差等问题，严重制约了其实际应用。针对这一挑战，该工作设计并构建了一种具有TiO₂同质结的多孔异质碳纳米纤维宿主材料（HTO@C），用于高效锚定碘物种并提升电池性能。

该材料通过静电纺丝结合高温碳化工艺制备，具备以下优势：一是多孔结构提供丰富的活性位点和离子传输通道；二是异质碳骨架增强导电性并促进电子传输；三是TiO₂同质结的引入有效抑制碘的穿梭效应，提升碘的利用率和循环稳定性。实验结果表明，基于HTO@C宿主的锌-碘电池在高碘负载条件下仍展现出优异的倍率性能和循环寿命，在4 A g⁻¹电流密度下循环超过50000次后容量保持率仍高于98.9%。此外，该研究还系统探讨了TiO₂同质结在调控碘转化反应中的作用机制，揭示了其对碘物种吸附和转化动力学的积极影响。该策略不仅有效解决了锌-碘电池的关键瓶颈问题，也为其他多电子转移型储能体系提供了材料设计新范式。

该研究为构建高性能水系锌基电池提供了可行的材料解决方案，有助于推动锌-碘电池在实际储能系统中的产业化进程。凭借其结构创新、性能优异和制备工艺可控等优势，该工作为下一代绿色、安全、高效的能源存储技术发展注入了新动能。