近日，课题组在高性能水系锌离子电池正极材料的设计机理与性能优化领域取得重要进展，相关综述成果以“Recent Advances and Perspectives of Tunnel-Structured Nanomaterials for Zn-Ion Batteries”为题，发表于能源材料领域国际顶级期刊《Advanced Energy Materials》。代书阁副教授为第一作者，曾龙辉教授为共同通讯作者，郑州大学物理学院为第一单位。

水系锌离子电池（ZIBs）以其高安全性、低成本和环境友好等优势，在大规模储能领域展现出巨大潜力。然而，锌离子在正极材料中迁移时存在较强的静电相互作用，导致扩散动力学缓慢且循环稳定性不佳。隧道结构纳米材料由于其独特的开放式框架和一维离子传输通道，被认为是解决上述问题的关键候选材料。然而，如何在原子尺度理解隧道结构的演变规律并进一步提升其倍率性能，仍是该领域的重大科学挑战。

图.锌离子电池的结构设计与界面工程示意图、能带图以及 DFT 理论计算模拟

本研究系统综述了隧道结构纳米材料的最新设计策略，重点讨论了隧道尺寸效应、晶格水分子（柱撑效应）以及阳离子预嵌入对离子传输路径的调控机制。文章归纳了从紫外-可见光谱到同步辐射表征在揭示储能机理中的应用，并提出了未来通过界面工程和缺陷调控开发高性能锌离子电池的新视点。这些见解为构建长寿命、快充放的新一代水系储能器件提供了理论指导。

该项工作得到了国家自然科学基金和河南省相关科研项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202505291