近日，我院材料电化学与表界面工程研究团队在锌锰液流电池高稳定电极设计与锌沉积调控方面取得新进展，相关成果以“Dual-Oxide-Modified Electrospun Carbon Nanofibers Enabling Hierarchically Porous Composite Electrodes for Regulated Zinc Deposition in Zinc-Manganese Flow Batteries”为题发表于国际期刊 ACS Applied Materials & Interfaces。昙艳博士为第一作者兼通讯作者，2025级材料与化工专业硕士研究生商婷为第二作者，郭雷教授为共同通讯作者。
ACS Applied Materials & Interfaces 是美国化学会旗下材料与界面领域的重要国际学术期刊，创刊于2009年，主要刊载材料科学、化学、工程、物理及生物等交叉领域具有应用价值的材料与界面研究，涉及能源材料、环境与催化、功能纳米材料、无机功能材料、复合与涂层材料及表界面科学等多个方向，在国际应用材料与界面研究领域具有较高影响力。据统计，这是我校近五年首次以第一单位在该刊发表学术论文。
在“双碳”目标和新型电力系统建设背景下，发展大规模、高安全、长寿命的新型储能技术，是促进新能源高比例消纳、保障电力系统安全稳定运行和推动能源绿色低碳转型的重要支撑。液流电池具有安全性高、功率与容量可独立设计、循环寿命长等特点，是大规模、长时储能的重要技术路线之一。锌锰液流电池进一步兼具锌、锰资源丰富、成本较低和环境友好等优势，在大规模固定式储能领域具有良好的应用前景。
针对锌锰液流电池运行过程中锌沉积不均匀、枝晶生长及界面失稳等关键问题，研究团队采用静电纺丝、预氧化和高温碳化技术，在氮掺杂碳纳米纤维中原位引入ZnO和SiO₂，并与商业碳毡复合构建分级多孔电极。该复合结构能够协同改善电解液传输和界面电场分布，并利用多种亲锌活性位点调控锌的成核与沉积行为，从而有效抑制锌枝晶生长，提高锌沉积/剥离过程的稳定性和可逆性。
实验表明，该复合电极将锌成核过电位由传统碳毡电极的33.6 mV降低至2.3 mV。在60 mA/cm2电流密度下，采用该复合电极的锌锰液流电池表现出优异的长期循环稳定性，12000次循环后库仑效率仍保持在95%以上，50000次循环后能量效率仍维持约80%。原位光学显微观察进一步表明，传统碳毡表面在锌沉积过程中很快出现明显枝晶，而复合电极可实现更加均匀、稳定的锌沉积，连续沉积后仍未观察到明显枝晶。
该研究通过分级电极结构设计、界面调控与亲锌活性位点构筑相结合，为解决锌基液流电池锌枝晶生长和界面失稳问题提供了新的研究思路，对发展安全、高效、长寿命的大规模水系储能技术具有积极意义，同时也为锰资源在新型储能领域的高值化利用提供了新的研究路径。
研究工作得到贵州省基础研究计划、铜仁学院研究生创新基金及贵州省高层次人才培养支持工程科技创新领域青年拔尖人才相关项目等资助。
（图/文：商婷；一审：吴兰艳；二审：陈仕学；三审：郭雷）
