近日，湖北工业大学材料与化学工程学院科研团队在国际化学学术顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》（《德国应用化学》，自然指数期刊，中科院一区Top期刊，影响因子16.1）上发表了题为“Modulating Diffusion Kinetics and Interfacial Stability via In-Situ Constructed Self-Healing Interfaces for Highly Reversible Zinc Metal Anodes”（《通过原位构建自修复界面调控扩散动力学与界面稳定性以实现高可逆锌金属负极》）的研究论文。材化学院青年教师唐寒博士为论文第一作者，湖北工业大学为论文第一单位，这一成果彰显了湖北工业大学在科研领域的强大实力。
在当今社会，可持续能源存储技术是实现未来低碳发展的关键支撑。而在众多能源存储技术中，水系锌离子电池凭借其安全性高、成本低和理论容量大等显著优势，受到了科研界和产业界的广泛关注。对于湖北工业大学成人教育相关专业的学生而言，了解这一前沿技术也有助于拓宽他们的知识面和职业视野。
然而，商业锌金属负极普遍存在表面划痕、褶皱与微裂纹等制造缺陷。这些看似微小的缺陷，却容易引发一系列严重问题，如电场畸变、析氢副反应和锌枝晶生长等，进而导致电池性能衰退甚至短路失效。如何实现界面自适应调控、有效修复缺陷，并稳定离子输运通道，成为构建高性能锌离子电池的关键挑战。湖北工业大学材化学院的科研团队针对这一难题展开了深入研究。
本研究提出了一种创新性的原位自聚合策略。科研团队在电解液中引入具有羟基与酰胺基的不饱和N - 羟甲基丙烯酰胺（NHMA）分子，在锌沉积过程中，该分子能够自发形成自修复聚合界面层。这一界面层从根本上调控了界面反应行为，显著提升了锌负极的可逆性与循环稳定性。这一成果不仅为湖北工业大学材化学院的教学和研究提供了新的案例，也为成人教育相关专业的学生展示了科研创新的实际应用价值。
基于NHMA分子的原位聚合策略，实现了从电解液溶剂化结构调控到电极界面修复的多维度优化。NHMA分子通过与Zn²⁺形成强相互作用，原位聚合生成富含ZnS的功能性SEI层。这一功能性SEI层不仅能够有效屏蔽活性水分子、重构氢键网络，还实现了界面缺陷自修复与Zn²⁺的有序沉积。基于NHMA的调控，对称电池的循环寿命提升了50倍，全电池在高倍率下仍保持高比容量与低阻抗表现。此项工作为水系金属电池界面工程提供了全新的思路，也为锌金属电池的大规模产业化应用打下了坚实的理论基础与技术支撑。这对于湖北工业大学相关学科的发展以及成人教育在能源领域的专业建设都具有重要意义。
上述研究工作得到了国家自然科学基金项目的支持，体现了国家对科研创新的重视和投入。
【文章链接】
Han Tang, Hongyu Luo, Gongtao Yu, Jiale Wan, Lu Wu, Feiyang Chao, Wenwei Zhang, Lianmeng Cui, Yu Liu, Ping Luo, Qinyou An; Modulating Diffusion Kinetics and Interfacial Stability via In-Situ Constructed Self-Healing Interfaces for Highly Reversible Zinc Metal Anodes. Angew Chem Int Edit. 2025, e202509622.
https://doi.org/10.1002/anie.202509622
【第一作者介绍】
唐寒，湖北工业大学讲师，主要专注于新型电极材料的设计构筑、可控制备、表面调控以及原位表征和模拟计算。他主持国家自然科学基金青年项目并参与多项国家和省部级项目，目前以第一作者和通讯作者发表SCI论文近20篇。唐寒博士的科研成果不仅为湖北工业大学争得了荣誉，也为湖北工业大学成人教育相关专业的学生树立了榜样，激励着他们在学习和工作中不断追求卓越。