近日，我院青年教师牛艳丽以第一作者在Advanced Functional Materials上发表题为Unlocking a Stable, High-Voltage Aqueous Iron-Sulfur Battery by Engineering the Iron Anode with a Preconstructed Polymer-Metal Hybrid Interphase and Decoupling the Electrolyte的研究论文。我院栗林坡副教授和武汉理工大学刘金平教授为共同通讯作者，河南师范大学为第一署名单位。
水系铁硫（Fe//S）电池凭借高理论容量与无穿梭效应的优势，在规模化储能领域极具应用潜力。然而，铁负极固有的枝晶生长、析氢与腐蚀副反应，以及低的工作电压（∼0.25 V），严重制约了电池的循环寿命与能量密度。针对上述瓶颈，本研究在铁负极表面预构建聚合物-金属复合界面层（聚偏二氟乙烯 (PVDF)-M@Fe，M = Bi、Pb、Cu），以提升电极/电解质界面的稳定性；同时采用阴离子交换膜构建解耦双电解质体系，确保正极在CuSO4电解质、负极在FeSO4电解质中解耦高效运行，从而提升电池工作电压。结合理论计算、COMSOL模拟与原位光谱表征技术，研究证实了外层PVDF能有效屏蔽铁负极与电解液的直接接触，抑制析氢反应；内层导电金属层则有助于均匀化电场并增加成核位点，实现铁负极的高度可逆沉积。基于上述优势，PVDF-Bi@Fe对称电池在1 mA cm-2的大电流密度条件下稳定循环超过412小时，优于目前已报道的绝大多数铁金属负极的循环寿命。所构建的解耦型铁硫电池（PVDF-Bi@Fe//S@活性炭）工作电压高达0.85 V（约为传统电池的3.4倍），在2 A gSulfur-1的高倍率下容量达1976 mAh gSulfur-1，显著高于典型嵌入型电极材料的比容量；电池经100次循环后容量保持率为85.42%，展现出良好的实际应用潜力与科学技术价值。
该研究得到了国家自然科学基金等项目的支持，是我院在铁硫电池领域的一项突破性进展。
论文链接：
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202531076
（材料科学与工程学院 栗林坡）