近日，物理与光电工程学院物理学系麦文杰教授纳米能源课题组在物理学Top期刊Applied Physics Letters 发表题为“Robust cellulose-BaTiO3 separator with electric-field regulation effect for dendrite-free Zn-ion batteries”的最新研究成果。论文第一作者为物理学系本科生张鹤和博士后邱美佳，通讯作者为物理学系孙鹏副教授。
新型水系锌离子电池具有安全性高，能量密度可观等优点，但其锌金属负极容易产生锌枝晶的无序生长，严重阻碍了其快速发展与应用。如何通过合理高效的策略去提升锌金属负极的稳定性对于发展高性能锌离子电池具有重大意义。本工作从绝缘正、负两极的隔膜入手，设计了一种新型的钛酸钡改性的纤维素隔膜，同时具备优异的力学强度和自发极化的电场调控能力，从而有效抑制枝晶的生长并加快了锌离子传输，从而延长了锌离子电池的寿命。
利用纤维素网络强韧的力学性能及钛酸钡材料的铁电、压电性质，该新型复合隔膜可实现对水系锌离子电池内部力场和电场的同步调控，在1 mA cm-2和1 mAh cm-2的条件下，锌锌对称器件可以稳定循环超过1050 h，全电池器件也获得了一定比例的容量提升。该工作为设计具有多物理调控机制的高性能、低成本的新型水系电池隔膜提供了一些新的见解，也被编辑评选为Featured Article在官网宣传。
本工作的主体研究思路示意图（左）及被编辑选为Featured Article（右）
麦文杰教授、孙鹏副教授等一直致力于设计新型凝聚态物理相关材料提升储能电极与器件性能的相关研究。该研究工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金等资助。
论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0214281