近日，海南大學海洋科學與工程學院副教授史曉東、教授田新龍所在團隊發現，利用硅酸鎂鋁礦物質鹽制備的無機膠體電解質可以推動水系鋅錳電池的實用化進程。相關研究成果近日發表在期刊《先進能源材料》上。
水系鋅錳電池因其低成本、高工作電壓和高能量密度而受到廣泛關注。開發長壽命的水系鋅錳電池，對于環保、穩定供電、提升能源利用率具有重要意義。然而，鋅錳電池在實際應用中受到諸多因素的限制。其中鋅枝晶和不可逆錳溶解是造成電池短命的根本原因，鋅枝晶容易損壞電極和其他組件，不可逆錳溶解則會使電池容量衰減、性能下降，從而導致電池循環壽命的降低。
研究團隊以硅酸鎂鋁礦物質鹽為原料，利用其特點，與適量電解液充分混合，制備了適用的無機膠體電解質。研究結果表明，基于該電解質組裝的電池具有優異的電化學性能。由于硅酸鎂鋁對無機膠體電解質中活性水分子的空間約束效應，既重塑了鋅離子的溶劑化結構，又促進了鋅離子的可逆沉積和剝離，從而能夠抑制電池中鋅枝晶生長和錳溶解等問題的發生。
史曉東表示，與以往的實驗相比，利用硅酸鎂鋁制備的電解質具有特殊的層狀晶體結構和離子傳導通道，使離子傳導更高效，提高了電池性能，延長了電池的循環壽命，為電池提供了更穩定的工作環境。此外，硅酸鎂鋁礦物質鹽來源廣泛，制備工藝相對簡單，易于大規模生產，具有良好的經濟效益和應用前景。
該研究工作有利于優化設計礦物質基固態和準固態電解質，推動其在鋅基二次電池中的實際應用，促進水系鋅錳電池的實用化，延長電池使用壽命。
據悉，海南大學博士生周傳聰為論文第一作者，史曉東、田新龍為論文共同通訊作者。
相關論文信息：https://doi.org/10.1002/aenm.202405387
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