電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報道
在全球碳中和目標的推動下，風能、太陽能等可再生能源迎來規(guī)?；l(fā)展，但其固有的間歇性與波動性，讓高效可靠的儲能系統(tǒng)成為能源轉型的關鍵支撐。鋅錳電池憑借水基電解質的本征安全性、高電壓大容量的性能優(yōu)勢，成為大規(guī)模電網(wǎng)儲能領域的潛力技術，卻長期受限于酸性環(huán)境下鋅陽極腐蝕的行業(yè)難題。

近日，加拿大滑鐵盧大學、美國加州大學與美國陸軍研究實驗室的聯(lián)合團隊研發(fā)出一款新型水性有機電解質，成功破解這一技術瓶頸，顯著提升了鋅錳電池的循環(huán)穩(wěn)定性，相關成果發(fā)表于《自然?能源》雜志，為高能量密度鋅錳電池的實用化鋪平了道路。

相較于傳統(tǒng)鋰電池使用的易燃有機溶劑，鋅錳電池采用的水基電解質從根源上提升了使用安全性，其通過鋅的電沉積與溶解實現(xiàn)充放電的工作原理，讓電池具備更高的能量利用效率，契合電網(wǎng)儲能對大容量、高穩(wěn)定性的需求。

但長期以來，鋅錳電池的核心化學反應需在酸性環(huán)境中進行，酸性條件會持續(xù)加劇鋅陽極的腐蝕，導致電池循環(huán)壽命大幅縮短，這一“硬傷”讓其難以從實驗室走向實際應用，成為制約其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的核心障礙。如何在維持電池電化學性能的同時，緩解鋅陽極腐蝕、提升循環(huán)穩(wěn)定性，成為全球科研團隊的研究重點。

此次研發(fā)的新型水性有機電解質，由水與特定有機化合物復合而成，從多個維度實現(xiàn)了鋅錳電池性能的突破。這款電解質不僅擁有更低的冰點，適配更多應用場景，更重要的是能重塑水分子在電池內部的行為方式，通過調控二氧化錳沉積過程中陽離子的溶劑化結構與相態(tài)，引導形成層次分明、離子傳輸高效的微觀結構，讓電池的電化學反應可逆性得到顯著提升。

在解決副反應問題上，新型電解質將析氧反應的過電位大幅提升至遠高于二氧化錳沉積電位，徹底遏制了充電過程中氧氣逸出這一有害副反應，從源頭減少了電池內部的能量損耗與結構破壞。同時，其能在陰極界面構建局部酸堿梯度，優(yōu)化質子傳遞與二氧化錳的剝離過程，進一步改善電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

實驗數(shù)據(jù)印證了新型電解質的優(yōu)異性能，使用該電解質的鋅錳電池在反復充放電過程中，能高效完成二氧化錳的生成與溶解，鋅陽極的腐蝕現(xiàn)象得到明顯減輕。初步測試顯示，電池在循環(huán)超過5000次后仍能保持高庫侖效率，且無需額外添加強酸維持反應環(huán)境，這一成果讓鋅錳電池擺脫了對酸性環(huán)境的依賴，也標志著其在實用化進程中邁出了關鍵一步。

與傳統(tǒng)鋅錳電池相比，新體系下的電池不僅壽命大幅提升，更在使用成本與環(huán)境友好性上具備優(yōu)勢，為其規(guī)?；瘧玫於嘶A。

這一技術突破不僅為鋅錳電池的發(fā)展帶來新機遇，更對整個儲能產(chǎn)業(yè)具有重要的啟發(fā)意義。目前，研究團隊計劃在更大規(guī)格的電池單元中驗證新型電解質的性能，并探索其在真實電網(wǎng)環(huán)境中的集成應用，推動技術從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化。同時，新型水性有機電解質的設計思路，也為其他化學體系高性能水系電解質的研發(fā)提供了參考，有望推動水系電池整體技術水平的提升。