中国科学家研制出高性能超长寿命锌离子水电池

中国科学院合肥物质科学研究院（HFIPS）由赵邦川教授领导的研究团队开发出了一种在弱磁场中具有超长循环寿命的高性能水溶锌离子电池。该研究成果最近发表在《材料地平线》（Materials Horizons）杂志上。

一个研究小组利用弱磁场和一种新型 VS2 材料开发出了一种先进的锌离子水电池，该电池的循环寿命更长。这一突破解决了锌枝晶生长和阴极材料限制的难题。资料来源：毛云杰

锌离子水电池是锂离子电池的一种低成本、安全的替代品，具有很高的理论容量。然而，阴极材料有限的电化学性能和阳极上锌枝晶的生长降低了锌离子水电池的能量密度和循环寿命。要开发出更好的水性锌离子电池，设计高能量密度的阴极和抑制锌枝晶的生长非常重要。

Zn-VS2 AZIB 的示意图和电化学性能。(b) 富空位 Zn-VS 2 AZIB 的超长循环性能。(c) 与其他阴极相比，富空位 VS2 的 Ragone 图。(d) 由 Zn-VS2 电池供电的 LED 灯的光学照片。资料来源：毛云杰

在这项研究中，研究小组克服了现有阴极材料的局限性和锌枝晶的生长问题。他们采用一步水热法和原位电化学缺陷工程来制造 VS2 材料。这种材料具有丰富的缺陷，能有效减少锌离子与 VS2 之间的静电作用。它允许 Zn2+ 沿 ab 平面和 c 轴进行三维传输，因而具有出色的速率能力。

虽然由于枝晶的生长，循环稳定性仍然是一个问题，但研究小组发现，引入外部磁场可以抑制枝晶的生长，并显著提高电池的使用寿命。在弱磁场下工作的高性能 Zn-VS2 电池显示出超长的循环寿命，并提供了高能量密度和功率密度。

研究小组表示，这项工作可能会对未来的储能技术产生重大影响。