近日，南京林业大学材料科学与工程学院何水剑教授团队与悉尼大学裴增夏博士团队、昆明理工大学李雪教授团队合作，在国际知名期刊《Advanced Energy Materials》发表了题为“Pore Sieving and Surficial Charge-Driven Desolvation for High Spatial Charge Density Carbon Cathodes in Zinc-Ion Hybrid Capacitors”的研究论文。南京林业大学为论文第一通讯单位，我校材料科学与工程学院硕士生杨广杰为论文第一作者，何水剑教授、张倩副教授与悉尼大学裴增夏博士、昆明理工大学李雪教授为论文通讯作者。
锌离子混合电容器虽兼具电池的高能量密度与超级电容器的高功率密度优势，但其碳基正极因水合锌离子动力学过程缓慢、所形成的双电层较厚等问题，难以实现电池级能量密度。针对这一技术瓶颈，研究团队采用静电纺丝和配位化学相结合的策略，设计了一种具有孔筛和催化脱溶剂化功能的多通道碳纳米纤维。结合理论计算和实验表征，证实了1.07 nm的孔径和富吡啶-N/O的基团设计可实现[Zn(H2O)6]2+与储能位点的紧密接触，在高密度离域电荷的作用下显著降低脱溶剂化能垒，从而压实双电层并最大化空间电荷密度。该材料在锌离子混合电容器中展现出221 mAh g-1的高可逆容量、170.2 Wh kg-1的电池级能量密度和超长的循环稳定性（90,000次循环后容量保持率为98.7%）。结合原位/非原位光谱表征、理论计算、有限元模拟、动力学分析和原位电化学石英晶体微天平等技术，系统揭示了电荷存储机制与界面脱溶剂化过程。该研究不仅为高容量碳质正极的设计提供了一种有效的策略，也为开发安全环保、低成本的可持续储能系统开辟了新路径。
