聚焦低成本锰基正极材料，该团队首次提出了高可逆有机配体稳定Mn3+、提高电池电压的策略，开发了新型的有机配位锰正极材料，解决了传统无机锰氧化物正极材料所面临的低电压以及Mn3+歧化/溶解反应等问题。该研究利用超大分子量的聚丙烯酸钠（PAL-Na）与金属离子之间的特殊配位交联作用，以及不可溶的羧基聚合物配体在近中性电解液中稳定Mn3+，实现了Mn3+/Mn2+转化反应储能新机理。Mn3+/Mn2+反应不仅展现出高电压1.67 V(vs.Zn2+/Zn)，而且赋予了水系锌金属电池高能量密度（600 Wh/kg）和出色的循环稳定性（4000次）。相关成果发表在Angewandte Chemie（DOI：10.1002/anie.202309430）上。

　　在隔膜材料方面，该团队通过亲疏水平衡和刚柔性结合的创新性思路，设计出新型隔膜材料P/FS-Z。该材料由疏水性PTFE柔性基体、亲水性SiO2纳米填料和锌盐通过独特的湿轧方法制备得到。P/FS-Z隔膜可实现高达12000 mAh/cm2的超高累积沉积容量，并在80%Zn DOD下实现700小时的长循环寿命。P/FS-Z隔膜完全可回收，并可用于储能或者可穿戴设备的高比能软包电池。这种新型隔膜从原材料到工艺，均满足水系电池规模化应用的低成本、易于量产的要求，推进了(近)中性水系锌电池高性能低成本隔膜材料的研究。相关成果发表在Energy&Environmental Science（DOI：10.1039/d3ee01575k）上。

　　进一步围绕电解液界面调控，该团队原位构建出物理-化学-电化学三方面协同调控的无机/有机界面SEI层，并通过将有机离子液体（EMIMBF4）引入无机水系电解液体系发现：阳离子EMIM+能在金属电极表面优先发生物理吸附，从而屏蔽尖端效应；阴离子BF4-通过原位化学反应生成无机ZnF2 SEI膜；实现了Zn(002)优势晶面的均匀电化学沉积，抑制了锌负极的界面电化学腐蚀等副反应，赋予了锌金属电池大沉积量下的长循环稳定性以及近100%的高库仑效率，满足了大容量储能电池工程化应用。相关成果发表在Journal of Materials Chemistry A（DOI：10.1039/D3TA03501H）上。

　　研究工作得到国家自然科学基金委员会和中国科学院等的支持。

有机配位锰正极材料的反应机理及电化学性能示意图

新型P/FS-Z隔膜的基本性能及电池性能和应用展示

水系电解液界面调控机制示意图

来源：中国科学网