可充电水系锌//二氧化锰电池因其高安全性和成本效益而备受关注,具有大规模储能的潜力。然而,锌负极在酸性电解液中的严重酸性腐蚀和析氢反应(HER)对其实际应用构成了严峻挑战。
基于此,2025年3月13日,清华大学深圳国际研究生院周光敏在国际期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Suppressing Spontaneous Acidic Corrosion and Hydrogen Evolution for Stable Zn//MnO2 Batteries》的研究论文。
在此,研究人员通过在电解液中引入微量的对羟基苯甲醛(M4)来解决上述负极问题。
M4分子利用其对Zn2+和H2O的强亲和力,重构Zn(H2O)62+的溶剂化鞘层并吸附在负极表面,有效地阻断了H+和Zn的直接接触。这种双重作用显著减轻了酸性腐蚀和HER,提高了锌负极的可逆性和稳定性。得益于这些优点,对称电池在5 mA cm⁻²和1 mAh cm⁻²下表现出超过2000小时的优异循环稳定性,与传统电解液电池相比,寿命提高了五倍。
此外,锌//二氧化锰电池在酸性电解液中稳定运行超过3000次循环,平均库仑效率超过97.3%。组装的软包电池具有1.68 Ah的高容量,并在超过100次循环中保持稳定运行。
这项工作提出了独特的观点,并为提高水系电池系统的稳定性和效率提供了有希望的途径。
Suppressing Spontaneous Acidic Corrosion and Hydrogen Evolution for Stable Zn//MnO2 Batteries, Angewandte Chemie International Edition, 2025. https://doi.org/10.1002/anie.202502896.
