据武汉理工大学消息，该校材料科学与工程学院麦立强教授团队在水系锌离子电池研究方面取得新进展。团队开发了一类初层溶剂化壳层不含有机溶剂分子的复合水系电解液，克服了传统复合水系电解液在低温下脱溶剂化动力学缓慢的问题。相关研究成果日前在国际学术期刊《Cell》的子刊《Chem》上发表。
论文通讯麦立强介绍，高性能电化学储能器件是我国电动汽车、人工智能、智能电网等战略性新兴产业的重大需求，也是实现我国“双碳”目标的重要支撑。水系锌离子电池是一种以水作为电解液的电池，具有安全、快充、成本低廉和环境友好等优势，是一项具有应用前景的新型储能技术。
图为零下20摄氏度环境下锌金属负极的电化学性能。（研究团队供图）
研究显示，在零下20摄氏度环境下，使用这一新型复合水系电解液，锌金属负极沉积/剥离具有97.7%的高初始库仑效率、长达5600小时的长循环寿命，以及高达50%的锌金属负极放电深度，且具有较小的过电位。
麦立强表示，团队新开发的在低温环境下仍可以表现出快速脱溶剂化动力学的复合水系电解液，为进一步推动锌离子电池的研发与应用创造了有利条件。（记者侯文坤）
水系锌电池丨中科大陈维Angewandte Chemie：双配位结构实现四电子水系锌碘电池
中国科学技术大学陈维教授团队与同步辐射国家实验室郑旭升研究员和中科院合肥固体研究所李向阳研究员合作，在 Angewandte Chemie 上发表了一项突破性研派散究，他们设计了一种新型电解液添加剂——三甲胺盐酸盐(TAH)，实现了四电子水系锌碘电池的高电位和高利用率。传统水系Zn-I2电池由于电压低（1.3 V），能量密度不足，难以满足实际应用。新型电解液通过引入胺基和Cl离子，形成双齿配位结构，即使在低卤素离子浓度下也能稳定进行I+/I-/I2的四电子转移反应，从而达到高电位和理论悉羡高比容量（450 mAh g ）。
研究者们通过TAH分子吸附降低锌负极脱溶剂化能垒，并利用其部分质子化特性睁尺，实现了57 mAh cm 的高面容量。同时，双齿配位结构在正极侧促进高价碘反应，确保了电池性能的稳定性。经过5000次循环，N/P比为2.5的Zn-I2全电池容量保持率达到了70%。研究团队借助同步辐射、光谱表征和DFT计算，深入解析了这一创新电解液的工作机制，为开发高电位、高效能的水系锌碘电池提供了新的设计思路。
该成果展示了中国科大陈维教授课题组在大规模储能电池与电催化领域的最新进展，他们的研究不仅推动了水系锌碘电池技术的发展，也为可持续能源储存提供了有力支持。 团队通过一系列国际知名期刊如Angewandte Chemie International Edition、Advanced Materials等发表了多篇高质量论文，陈维教授本人也因其突出贡献而受到国际同行的广泛认可。
东华大学焦玉聪/武培怡《AM》虎年大作！三元氢键抗冻水凝胶电解质锌离子电池！
东华大学的焦玉聪和武培怡教授团队在《Advanced Materials》杂志上发表了一项创新成果，他们开发出了一种新型的AM虎年大作——三元氢键抗冻水凝胶电解质锌离子电池。 这一突破旨在提升柔性水系锌离子电池在低温环境下的性能，特别是机械稳定性和离子电导率。 通过利用低浓度Zn(ClO4)2盐的霍夫迈斯特效应，他们实现了多糖水凝胶的高度柔性和抗冻性，其中ClO4-阴离子与水和聚合物链形成稳定的三元弱氢键，这显著改善了聚合物链的机械性能，并有效降低了电解液的冰点，减少了游离水，从而抑制了副反应和枝晶的形成。 实验结果显示，即使在-30°C的低温下，这种优化的Zn(ClO4)2水凝胶电解质仍能保持高至7.8 mS cm-1的离子电导率和出色的柔韧性。 在实际应兆禅用中，用这种电解质组装的Zn/PANI电池在5 A g-1下循环2500次，仍能展现出70 mA的可逆容量。 在不同弯曲角度下，全电池表现出优异的循环性能，证明了其在实际应用中的潜力。 通过他们的创新设计，科研人员为利用霍夫迈斯特效应设计出高性能、防冻的柔性电池提供了一个新的研究路径。 这一成果发顷猜表在《Advanced Materials》上，为未来电池技术的发展开辟了族乎尘新的可能。
水系锌离子电池的发展现状
1. 水系锌离子电池以其高能量密度、环境友好性和安全性等优点，成为一种备受瞩目的厅桐岩新型电池技术。 2. 尽管水系锌离子电池的研究可以追溯到两个世纪之前，但目前它仍处于研发和试验阶段，尚未进入大规模商业化应用。 3. 中国科学技术大学和香港城市大学在水系锌离子电池的研究上取得了一定的进展。 4. 电池的正极材料在水基电解质中容易腐蚀，而锌离子在金属表面的积累会导致电极短路，这是锌电池通常被制造为一次性电池的原因。 5. 解决这些技术挑战，同时考虑商业化推广的成本问题，是水系锌离子电池研发的关键。 6. 水系锌离子电池的应用前景广阔，预计将在新能源汽车动力电池、储能领域以及3C消费级电子产品领域得到应用。 7. 与主流的锂电池相比，水系锌离子电池在安全性、充电速度和能量密度上具有优势。 8. 目前尚未明确哪种电池会在未来取代锂电池，因此水系锌离子电池仍需持续发展，以实现大规模应用。 9. 在新能源汽车动力扮御电池方面，水系锌离子电池表现出更高的耐热性和安全性，有助于解决锂电池的问题。 10. 在储能领域，水系锌离子电池有望利用退役的动力电池，如果能够大规模推广，也将适用于储能领域。 11. 在3C消费级电子产品领域，水系锌离子电池的原材料成本较低，且具有轻量化的优势，有潜力取代现有的锂电池。 12. 总体而言，水系锌离子电池的发展前景广阔，但仍需解决技术难题，实现商业化应用。 13. 目前，电池企业和车企都在研究包括水系锌离子电池、钠离子电池和固态电轮悄池等新型电池技术，以克服锂电池的限制。
