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由于具有成本低、環(huán)境友好、安全性高、可快速充電等特性，近年來，新型可充電水系鋅離子電池成為電化學(xué)儲能領(lǐng)域的研究熱點。然而，高倍率長循環(huán)壽命正極材料的缺乏和負極鋅枝晶的形成限制了其進一步的發(fā)展。因此，探索高電壓、高容量且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的正極材料，尋找抑制鋅枝晶生長的策略，以及理解鋅離子儲能過程的電極反應(yīng)動力學(xué)對推動新型可充電水系鋅離子電池商業(yè)化發(fā)展具有重要意義。

中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所低維材料與化學(xué)儲能課題組研究人員通過熔融鹽法，制備出具有片層狀結(jié)構(gòu)的水鈉錳礦納米片，將其應(yīng)用于可充電水系鋅離子電池正極。研究發(fā)現(xiàn)，這種水鈉錳礦特有的層間鈉離子和層間水可以促進鋅離子的擴散；通過對電極反應(yīng)過程儲能機制的分析發(fā)現(xiàn)，使用含有硫酸鈉添加劑的混合硫酸鋅水系電解液，在電極循環(huán)過程中，鈉離子可以在負極形成靜電保護層，緩解了鋅枝晶的形成。同時，在正極表面會形成副產(chǎn)物，減少正極結(jié)構(gòu)的坍塌，從而實現(xiàn)高容量、高倍率、穩(wěn)定循環(huán)的可充電水系鋅離子電池的構(gòu)筑。

該研究結(jié)合原位表征和理論計算主要分析了電極反應(yīng)過程的儲能機制。相關(guān)研究成果發(fā)表在Energy Storage Materials上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、蘭州化物所“一三五”項目和廣東肇慶市科學(xué)技術(shù)局項目的支持。

前期，課題組深入研究了水系電解液中溶解的氧對可充電水系鋅離子電池的影響（iScience 23, 2020, 100995），探索了多元金屬氧化物用于可充電水系鋅離子電池正極材料的可能性（Chinese Chemical Letters 31, 2020, 2358-2364）。
原標題：蘭州化物所可充電水系鋅離子電池研究取得進展