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报告题目：高性能水系锌离子电池的开发与应用

报告嘉宾：揣明艳，中国科娱乐城福建物质结构研究所 助理研究员

报告时间：2025年11月19日 9:00

报告地点：娱乐城 中心校区物理楼333会议室

主持人：姜珩

报告摘要

　　电解型MnO2-Zn电池的双沉积/溶解反应是基于金属阳离子的沉积/溶解反应：充电时，正极是由Mn2+沉积为MnO2 (Mn2+→Mn4+)，负极是由Zn2+还原为Zn (Zn2+→Zn)；放电时，正极由固态的MnO2电离出Mn2+，负极由Zn电离出Zn2+，这些电离出来的阳离子又返回到电解液。因此，改善阳离子的沉积/溶解反应，有利于提高电解型MnO2-Zn电池在高面容量(高能量密度)下的电化学性能。然而，研究者们多关注于MnO2-Zn电池中金属离子间的反应，往往忽略了金属离子和水的配位作用。在电解型MnO2-Zn电池中，通常电解液体系中的每个过渡金属离子(Mn2+/Zn2+)能够结合多达6个H2O分子，形成稳定的配位水合离子结构: [Mn(H2O)6]2+和[Zn(H2O)6]2+，它们分别在充电和放电过程中在正极和负极的界面上发生氧化还原反应。过渡金属离子在电极-电解液界面上的溶剂化/去溶剂化过程可能是电化学转化反应过程的主要决定因素，并可能是电解型MnO2-Zn电池动力学缓慢的原因。MnO2-Zn电池中的金属阳离子难的去溶剂化过程，导致电池在大沉积容量时的能量效率低和循环寿命差，这严重限制了电解型MnO2-Zn电池的未来实际应用。然而，研究配位水合离子对电解型MnO2-Zn电池的电化学性能的影响是非常重要且具有挑战性的，相关的研究很少。在电解液体系中添加阳离子加速器的方案来调节金属阳离子的溶剂化结构，从而实现同时改善正极MnO2/Mn2+和负极Zn/Zn2+的转化动力学，进一步提高电解型MnO2-Zn电池的电化学性能。通过理论指导与实验验证相结合的方法，组装阳离子促进剂调节的MnO2-Zn电池，发挥阳离子促进剂功能，加速电解液中阳离子迁移和推动电极-电解液界面充分的电荷转移，促进Mn2+/Zn2+阳离子的沉积和溶解过程，促使电解型MnO2-Zn电池能够在高倍率下进行高度可逆且长久的循环。

嘉宾简介

　　揣明艳博士，中国科娱乐城福建物质结构研究所结构化学全国重点实验室。2014年在北华大学师范物理专业获理学学士学位；2017年和2020年获娱乐城 凝聚态物理专业硕士学位和博士学位（导师为张明喆教授）。2021至2023年在深圳大学与中国科学技术大学从事联合培养博士后研究（工作站合作导师是深圳大学的杨金龙教授，流动站合作导师是中国科学技术大学的陈维教授）。中国化学会会员。揣明艳博士专注于高性能水系锌锰电池应用于大规模储能的研究。以第一作者或通讯作者身份在Adv. Mater，J. Am. Chem. Soc，Energy Environ. Sci，eScience，Adv. Funct. Mater，Chem. Eng. J，J. Mater. Chem. A，Small等国际期刊发表SCI论文20余篇，含封面论文2篇， 论文总被引2000余次， H-index为25。主持国家资助博士后研究人员计划C档和第76批博士后面上基金项目各一项。个人主页：//cmy.jljujin.com/#，邮箱：[email protected]。

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