近日，海南大学海洋科学与工程学院副教授史晓东、教授田新龙所在团队发现，利用硅酸镁铝矿物质盐制备的无机胶体电解质可以推动水系锌锰电池的实用化进程。相关研究成果近日发表在期刊《先进能源材料》上。
水系锌锰电池因其低成本、高工作电压和高能量密度而受到广泛关注。开发长寿命的水系锌锰电池，对于环保、稳定供电、提升能源利用率具有重要意义。然而，锌锰电池在实际应用中受到诸多因素的限制。其中锌枝晶和不可逆锰溶解是造成电池短命的根本原因，锌枝晶容易损坏电极和其他组件，不可逆锰溶解则会使电池容量衰减、性能下降，从而导致电池循环寿命的降低。
研究团队以硅酸镁铝矿物质盐为原料，利用其特点，与适量电解液充分混合，制备了适用的无机胶体电解质。研究结果表明，基于该电解质组装的电池具有优异的电化学性能。由于硅酸镁铝对无机胶体电解质中活性水分子的空间约束效应，既重塑了锌离子的溶剂化结构，又促进了锌离子的可逆沉积和剥离，从而能够抑制电池中锌枝晶生长和锰溶解等问题的发生。
史晓东表示，与以往的实验相比，利用硅酸镁铝制备的电解质具有特殊的层状晶体结构和离子传导通道，使离子传导更高效，提高了电池性能，延长了电池的循环寿命，为电池提供了更稳定的工作环境。此外，硅酸镁铝矿物质盐来源广泛，制备工艺相对简单，易于大规模生产，具有良好的经济效益和应用前景。
该研究工作有利于优化设计矿物质基固态和准固态电解质，推动其在锌基二次电池中的实际应用，促进水系锌锰电池的实用化，延长电池使用寿命。
据悉，海南大学博士生周传聪为论文第一作者，史晓东、田新龙为论文共同通讯作者。
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/aenm.202405387
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