近日，南開大學化學學院博士研究生張寧針對“水系鋅離子”電池設計出全新正極材料及電解液，首次使得鋅離子電池的效能、安全性、穩定性等均有大幅提升和改進。

“為何電動汽車、手機爆炸事件時有發生？因為它們用的鋰離子電池有一定安全隱患。”南開大學化學學院博士研究生張寧說，近日，他針對“水系鋅離子”電池設計出全新正極材料及電解液，首次將陽離子缺陷型鋅錳氧化物（ZnMn2O4）用于正極，同時首次使用高濃度大陰離子電解液三氟甲烷磺酸鋅（Zn(CF3SO3)2），使得鋅離子電池的效能、安全性、穩定性等均有大幅提升和改進，相關科研成果發表在材料與化學類龍頭期刊《美國化學會志》，該成果現已申請專利。

據張寧介紹，鋰離子電池已經廣泛應用于人們的生出現活中，然而由于鋰離子在正負極間穿梭脫嵌，易在負極表面形成針狀金屬鋰即“鋰枝晶”，從而刺穿隔膜造成內短路，加上易燃有機電解液的使用大大降低了鋰離子電池的安全性。

“由于鋅資源豐富廉價，同時水系電解液不存在易燃易爆隱患，其特點適合大規模儲能體系，如智能電網，所以我們將研究目標鎖定為”水系鋅離子電池’。”在正極材料方面，張寧及其團隊通過不斷探索優化實驗條件，實現了Zn的有效儲存，大大提升了鋅離子電池的循環穩定性，循環500次后，容量保持率高達94%。而現有堿性體系鋅錳電池穩定性很差，循環壽命普遍低于50次，且容量衰減很快。這一材料，是首次應用在水系鋅離子電池中。

“水系鋅離子”電池不僅可以大大提升電池性能、安全穩定性，還可以降低成本。據了解，當前市場上金屬鋅價格約2美元每千克，而金屬鋰價格約為300美元每千克。鋅資源廉價易得，更適于在生產實踐中大規模使用。