近日，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士研究生張寧針對"水系鋅離子"電池設(shè)計出全新正極材料及電解液，首次將陽離子缺陷型鋅錳氧化物用于正極，同時首次使用高濃度大陰離子電解液三氟甲烷磺酸鋅，使得鋅離子電池的效能、安全性、穩(wěn)定性等均有大幅提升和改進(jìn)，相關(guān)科研成果發(fā)表在材料和化學(xué)類龍頭期刊《美國化學(xué)會志》，該成果現(xiàn)已申請專利。

張寧介紹，鋰離子電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的生出現(xiàn)活中，然而由于鋰離子在正負(fù)極間穿梭脫嵌，易在負(fù)極表面形成針狀金屬鋰即"鋰枝晶"，從而刺穿隔膜造成內(nèi)短路，加上易燃有機(jī)電解液的使用大大降低了鋰離子電池的安全性。此外，鋰資源短缺且分布不均勻使鋰離子電池價格不斷攀升，這些不利于其在大規(guī)模儲能領(lǐng)域的應(yīng)用。

張寧及其團(tuán)隊利用低溫溶液法成功合成了陽離子缺陷型ZnMn2O4用作正極。該材料大大提升了鋅離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性，循環(huán)500次后，容量保持率高達(dá)94%。而現(xiàn)有堿性體系鋅錳電池穩(wěn)定性很差，循環(huán)壽命普遍低于50次，且容量衰減很快。這一材料，是首次應(yīng)用于水系鋅離子電池中。在電解液設(shè)計方面，三氟甲烷磺酸鋅作為大陰離子結(jié)構(gòu)的電解液，可以實(shí)現(xiàn)快速充電且能量"零浪費(fèi)"。