中国科学家研制出高性能超长寿命水系锌离子电池

研究团队利用弱磁场和新型 VS2 材料开发了一种先进的水性锌离子电池，其循环寿命更长。这一突破解决了锌枝晶生长和阴极材料限制的挑战。图片来源：毛云杰

中国科学院合肥物质科学研究院赵邦川研究员领导的研究团队开发出一种在弱磁场下具有超长循环寿命的高性能水系锌离子电池。

研究结果最近发表在《材料视野》杂志上。

水系锌离子电池是具有高理论容量的锂离子电池的低成本且安全的替代品。然而，正极材料有限的电化学性能和负极上锌枝晶的生长降低了水系锌离子电池的能量密度和循环寿命。为了开发更好的水系锌离子电池，设计高能量密度正极并抑制锌枝晶生长非常重要。

Zn-VS2 AZIB 的示意图和电化学性能。(a) Zn-VS2 AZIB构型示意图。(b) 富空位Zn-VS 2 AZIB的超长循环性能。(c) 富含空位的 VS2 与其他阴极相比的 Ragone 图。(d) 由 Zn-VS2 电池供电的 LED 灯的光学照片。图片来源：毛云杰

在这项研究中，该团队克服了现有正极材料的局限性和锌枝晶生长的问题。他们使用一步水热法和原位电化学缺陷工程来创建 VS ₂材料。该材料具有丰富的缺陷，可有效减少锌离子与VS ₂之间的静电相互作用。它允许 Zn ²⁺ 沿 ab 平面和 c 轴进行 3D 传输，从而产生出色的倍率性能。

虽然由于枝晶生长导致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生长并显着延长电池的使用寿命。在弱磁场下工作，高性能Zn-VS ₂ 电池表现出超长的循环寿命，并提供高能量密度和功率密度。

该团队表示，这项工作可能对储能技术的未来产生重大影响。