水系鋅電池因本質高安全性、資源豐富、比能量高、環境友好等綜合優勢，被認為是儲能規模應用的理想技術之一，受到研究和產業界的關注。水系鋅電池的工程化應用受制于正負極、隔膜、電解液等關鍵瓶頸材料，反應機理復雜，亟需提升循環穩定性等電化學性能。近期，中國科學院上海硅酸鹽研究所電力儲能技術與應用團隊在水系鋅電池的新材料設計、界面穩定化等方面開展了研究。???? ?

聚焦低成本錳基正極材料，該團隊首次提出了高可逆有機配體穩定Mn3+、提高電池電壓的策略，開發了新型的有機配位錳正極材料，解決了傳統無機錳氧化物正極材料所面臨的低電壓以及Mn3+歧化/溶解反應等問題。該研究利用超大分子量的聚丙烯酸鈉（PAL-Na）與金屬離子之間的特殊配位交聯作用，以及不可溶的羧基聚合物配體在近中性電解液中穩定Mn3+，實現了Mn3+/Mn2+轉化反應儲能新機理。Mn3+/Mn2+反應不僅展現出高電壓1.67 V (vs. Zn2+/Zn) ，而且賦予了水系鋅金屬電池高能量密度（600 Wh/kg）和出色的循環穩定性（4000次）。相關成果發表在Angewandte Chemie（DOI：10.1002/anie.202309430）上。

在隔膜材料方面，該團隊通過親疏水平衡和剛柔性結合的創新性思路，設計出新型隔膜材料P/FS-Z。該材料由疏水性PTFE柔性基體、親水性SiO2納米填料和鋅鹽通過獨特的濕軋方法制備得到。P/FS-Z隔膜可實現高達12000 mAh/cm2的超高累積沉積容量，并在80% Zn DOD下實現700小時的長循環壽命。P/FS-Z隔膜完全可回收，并可用于儲能或者可穿戴設備的高比能軟包電池。這種新型隔膜從原材料到工藝，均滿足水系電池規?；瘧玫牡统杀?、易于量產的要求，推進了(近) 中性水系鋅電池高性能低成本隔膜材料的研究。相關成果發表在Energy & Environmental Science（DOI：10.1039/d3ee01575k）上。

進一步圍繞電解液界面調控，該團隊原位構建出物理-化學-電化學三方面協同調控的無機/有機界面SEI層，并通過將有機離子液體（EMIMBF4）引入無機水系電解液體系發現：陽離子EMIM+能在金屬電極表面優先發生物理吸附，從而屏蔽尖端效應；陰離子BF4-通過原位化學反應生成無機ZnF2?SEI膜；實現了Zn(002)優勢晶面的均勻電化學沉積，抑制了鋅負極的界面電化學腐蝕等副反應，賦予了鋅金屬電池大沉積量下的長循環穩定性以及近100%的高庫侖效率，滿足了大容量儲能電池工程化應用。相關成果發表在Journal of Materials Chemistry A（DOI：10.1039/D3TA03501H）上。 ?

研究工作得到國家自然科學基金委員會和中國科學院等的支持。 ???

有機配位錳正極材料的反應機理及電化學性能示意圖 ?????　　??

新型P/FS-Z隔膜的基本性能及電池性能和應用展示　??

水系電解液界面調控機制示意圖 ?????

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