近日，化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院張寧教授與南開大學(xué)程方益教授、深圳大學(xué)苗立成博士合作在可充鋅電池方向取得重要進展，相關(guān)工作“Non-flammable, dilute, and hydrous organic electrolytes for reversible Zn batteries”以河北大學(xué)為第一單位發(fā)表在化學(xué)頂級期刊《Chemical Science》（2022, 13, 11320；IF=9.9），我校博士研究生馬國強和深圳大學(xué)苗立成博士為論文的共同第一作者，張寧教授和南開大學(xué)程方益教授為共同通訊作者。

水系可充鋅電池安全性高、資源豐富，在大規(guī)模儲能領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用前景。然而，金屬鋅（Zn）負極在傳統(tǒng)水系電解液中存在界面穩(wěn)定性差、鋅枝晶生長、氫析出、腐蝕、鈍化等問題，嚴(yán)重制約了可充鋅電池的實際應(yīng)用。傳統(tǒng)解決策略是通過設(shè)計高濃度水系電解液來降低水的活度，但這會增加電解液成本、降低離子電導(dǎo)率，限制了其應(yīng)用范圍。本工作中，張寧教授課題組開發(fā)一種新型高安全、低濃度水合有機電解液體系（即0.5 mol/kg水合高氯酸鋅/磷酸三甲酯電解液），有效緩解了鋅負極枝晶生長、氫析出、鈍化等問題。該電解液本征安全、不燃燒，具有高電導(dǎo)率（6.13 mS cm^-1）、低粘度（15.2mPa·s）、寬電壓窗口（3.0 V）的優(yōu)點，能支持Zn//Zn半電池在5 mAh/cm²面容量下的長達1200小時的循環(huán)壽命，而這難以在傳統(tǒng)水系電解液中實現(xiàn)。所組裝的Zn//Zn_0.13V₂O₅·nH₂O全電池體系也顯示出了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。該研究工作為二次電池電解液的合理設(shè)計提供了新思路。這是該課題組在2021年關(guān)于水系電解液設(shè)計（Chemical Science,2021, 12, 5843；入選ESI熱點論文）工作發(fā)表后的又一突破。

2022年1月至今，張寧教授團隊已在水系鋅電池方向取得了一系列重要階段性成果，相關(guān)工作分別發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Advanced Functional Materials (2022, 32, 2203905；IF=19.9)、ACS Nano (2022, 16, 9667；IF=18.0)、Energy Storage Materials (2022, 47, 203和2022, DOI: 10.1016/j.ensm.2022.10.043；IF=20.8)、Chemical Engineering Journal (2022, 431, 134076；IF=16.7)、Journal of Energy Chemistry (2022, 75, 135；IF=13.5)、Journal of Power Sources (2022, 535, 231；IF=9.7)。

以上研究工作得到了中國科協(xié)青年人才托舉工程項目、國家自然科學(xué)基金面上項目和化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院科研團隊項目等經(jīng)費的資助和支持。

全文鏈接：https://doi.org/10.1039/D2SC04143J

（化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院、科學(xué)技術(shù)處供稿）