【仪表网 产业报道】近日，大连化学物理研究所无机膜与催化新材料研究组(504组)杨维慎研究员和朱凯月研究员团队应邀发表了软包水系锌离子电池的综述文章，系统总结了软包水系锌离子电池的失效机制及实用化解决方案，并对未来研究方向作了展望，为推进锌离子电池的实际应用提供参考。
 

 

　　水系锌离子电池具有安全性高、成本低、功率密度高等优点，是一类极具发展前景的储能技术。目前，小尺寸纽扣水系锌离子电池已实现优异的循环稳定性(可达20000次循环)，这主要得益于其低正极担载量、过量锌负极和电解液的使用，在一定程度上掩盖了锌负极存在的问题。然而，在要求高能量密度的软包电池中，锌负极的稳定性与软包的能量密度之间存在的根本矛盾，导致其循环稳定性显著下降(约300次)。
 

　　本综述基于前期研究，详细分析了软包电池的主要失效机制，包括锌负极枝晶生长诱导的短路、水腐蚀和析氢导致的高极化、正极材料不稳定引起的容量衰减等。针对上述失效机制，文章总结了三类解决策略：锌负极人工保护层的构建、隔膜改性、电解液设计。人工保护层能够阻隔水与均匀离子流的双重作用；隔膜改性通过界面官能团修饰抑制枝晶生长、析氢及正极的溶解；电解液设计则包括水凝胶电解质、高熵电解质、共溶剂及添加剂，通过调控电解液中水分子活度和锌溶剂化结构，增强正负极可逆性。进一步，文章对比了各种策略的优势与局限，并展望了软包水系锌离子电池未来的研究方向，建议聚焦于提高在高面容量和高锌利用率条件下锌的可逆性、高负载量正极的开发、能量密度与循环稳定性的权衡、测试标准的建立等，以推动锌离子电池走向实际应用。
 

　　上述工作以“Aqueous Zinc-ion Pouch Cells: From Failure Mechanisms to Practical Solutions”为题，于近日发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。该工作的第一作者是我所504组朱凯月。上述工作得到了国家自然科学基金、辽宁省重大科技专项、辽宁省兴辽英才计划、大连市科技人才创新等项目的资助。(文/图 朱凯月)