锌锰电池(电池的外形特征)

天津大学在水基锌基电池领域取得了重要的研究进展

与传统的有机电池相比，水基电池具有安全性高、成本低、能量密度高等优点，受到国内外的高度重视，成为储能和电池领域的研发热点。目前锌基电池存在的主要问题是缺乏高效的双功能催化剂电极材料，氧还原沉淀反应缓慢；电解质稳定性差；充放电过程中容易产生锌枝晶。

为了解决上述问题，天津大学材料科学与与工程学院胡文彬教授团队重点研究了锌基电池存在的关键科技问题，从电极材料可控制备、新型电解质开发和电池设计等方面开展了创新性研究，在新型水系锌基电池、柔性可穿戴电池器件的研究与开发取得了重要进展.近年来在《自然能源》、《自然通讯》、《先进材料》、《先进能源材料》、《天使》等国际顶级期刊上发表了30多篇学术研究论文。化学。里面的由…编辑，并已获得20多项发明专利。锌基电池的许多关键技术已经进入产业化推广阶段。

最近，团队创新地提出了一种基于电化学冶金原理并利用电解质去耦合策略，在电池中同时进行酸性MnO2和碱性Zn可逆溶解/电沉积的储能机制.基于这一机制，突破了将ZnMnO2电池的工作电压大幅提高至2.7V以上，并可显著提升电池的能量密度和循环性能。此外，该策略也被证明适用于其他锌基水系电池，如ZnCu和ZnAg电池。相比于传统的基于离子插入/脱嵌机制的二次电池，这种新型水系锌-锰电池可以几乎100利用MnO2的理论容量，并可获得最高约2.8V的工作电压，同时在深度放电情况下可获得高的循环寿命.传统水基电池工作电压低的瓶颈

新型水基锌锰电池结构及工作机理示意图

可充电锌锰电池在风光互补发电系统中的应用示范

为了进一步研究、推广和示范新型高安全性水基电池在大规模储能中的应用，团队将这种Zn-MnO2电池与风力发电和太阳能发电装置联用，实现了清洁高效的能源利用对于缓解日益严重的环境污染、优化能源结构、保持可持续发展具有重要意义。这项创新性的工作最近在国际顶级期刊《Nature Energy,》上发表，引起了国内外的极大关注。美国化学学会新闻媒体CENs做了一个专题报道，题目是“绿色电池用于网格存储”。(Decoupling electrolytes towards stable and high energy rechargeable aqueous zincmanganese dioxide batteries,Nature Energydoi :10.1038/s-020-0584-y，网上发布：MAR 2020，天津大学唯一单位，钟诚教授为第一作者)

资料天津大学材料学院

北京大学深圳研究生院