能提升水系锌离子电池性能的新技术

近日，南开大学化学学院博士研究生张宁针对“水系锌离子”电池设计出全新正极材料及电解液，首次将阳离子缺陷型锌锰氧化物用于正极，同时首次使用高浓度大阴离子电解液三氟甲烷磺酸锌，使得锌离子电池的效能、安全性、稳定性等均有大幅提升和改进，相关科研成果发表在材料与化学类龙头期刊《美国化学会志》，该成果现已申请专利。

张宁介绍，锂离子电池已经广泛应用于人们的生产生活中，然而由于锂离子在正负极间穿梭脱嵌，易在负极表面形成针状金属锂即“锂枝晶”，从而刺穿隔膜造成内短路，加上易燃有机电解液的使用大大降低了锂电池的安全性。此外，锂资源短缺且分布不均匀使锂离子电池价格不断攀升，这些不利于其在大规模储能领域的应用。

张宁及其团队利用低温溶液法成功合成了阳离子缺陷型ZnMn2O4用作正极。该材料大大提升了锌离子电池的循环稳定性，循环500次后，容量保持率高达94%。而现有碱性体系锌锰电池稳定性很差，循环寿命普遍低于50次，且容量衰减很快。这一材料，是首次应用于水系锌离子电池中。在电解液设计方面，三氟甲烷磺酸锌作为大阴离子结构的电解液，可以实现快速充电且能量“零浪费”。