近日，郑州大学电气与信息工程学院金阳教授带领的电网储能与电池应用研究中心在国际顶级期刊《Advanced Materials》发表题为 “Gradient Electrolyte Strategy Achieving Long-life Zinc Anodes”的原创性研究论文。金阳教授为论文通讯作者，博士研究生鲁红飞为论文第一作者，郑州大学电气与信息工程学院为第唯一作者单位。

水系锌离子电池在柔性器件和大规模能源存储领域有着广阔的应用前景，由于其丰富的材料储备、本质安全、环境友好。柔性锌箔具有较高的比容量（820 mAh/g）和低成本。实际应用时，水系锌离子电池需要优于水系铅酸电池的能量密度和循环次数，即在高电流密度（≥2 mA /cm2）下，锌负极应具有足够的循环次数（上千）和足够的沉积容量（≥1 mAh/cm2）。然而，锌离子的沉积/剥离反应直接发生在金属表面，因此任何微小的不平衡都可能加剧，最终表现为局部无序的金属沉积，即锌枝晶。锌枝晶的危害包括容量衰退、电池过充、电池短路和短寿命。

研究团队提出了一种电解质梯度策略，构建了从负极到隔膜的锌离子浓度梯度，确保隔膜在低浓度电解质中保持良好的润湿性及锌负极在高浓度电解质中无枝晶沉积。通过在普通硫酸锌电解质中验证，Zn||Zn对称电池在5mA/cm2和1 mAh/cm2下可达到14000次超长循环（超过8个月）。当电流进一步增加到20 mA/cm2时，电流仍可运行超过10000个周期。组装Zn||NVO全电池也证实其突出性能，在16 mA/cm2的大电流下，高负载(8 mg/cm2)NVO正极在1200次循环后仍有58%的容量。总的来说，梯度电解质策略提供一种具有实用价值的长寿命锌负极的制备方法，该方法具有操作简单、低成本等优点，对于本质安全的锌离子储能电池的发展具有积极意义。

该项工作得到了国家自然科学基金的支持。

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202300620