近日，南開大學化學學院博士研究生張寧針對“水系鋅離子”電池設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，相關科研成果發(fā)表在材料與化學類龍頭期刊《美國化學會志》，該成果現(xiàn)已申請專利。

張寧介紹，鋰離子電池已經(jīng)廣泛應用于人們的生產(chǎn)生活中，然而由于鋰離子在正負極間穿梭脫嵌，易在負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，加上易燃有機電解液的使用大大降低了鋰電池的安全性。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)模儲能領域的應用。

張寧及其團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，是首次應用于水系鋅離子電池中。在電解液設計方面，三氟甲烷磺酸鋅作為大陰離子結構的電解液，可以實現(xiàn)快速充電且能量“零浪費”。