新型水系锌离子电池凭借比容量高、安全性好等特点，有望成为新一代电化学储能系统。然而，水系锌离子电池的枝晶生长是其实现商业化应用面临的严峻挑战之一。日前，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所能源材料与器件制造研究部胡林华研究员团队提出一种全新策略，可以极大提升水系锌离子电池充放电可逆性和循环稳定性能。相关研究成果发表在国际期刊《储能材料》上。

据研究人员介绍，枝晶是以树枝状形式生长的晶体，如同冬天里尖锐的冰锥，不仅“攻击性”强，还可能刺穿电池的“心脏”，使得正负极导通，引发电池短路失效。锌离子电池的枝晶生长主要发生在锌负极上，电池充放电时间越久，形成枝晶概率越大，因此控制枝晶生长是延长电池寿命的关键因素。

研究人员利用一种名为“最高占据分子轨道能级”的分子特性，筛选出能够稳定锌负极用的非牺牲性阴离子型表面活性剂作为电解液添加剂，以此抑制锌枝晶的生长。

结合理论计算和实验研究，研究人员发现，使用十二烷基苯磺酸钠作为添加剂能够满足“保护剂”的要求。这种化学物质是工业上广泛应用的清洁剂、乳化剂等，还是日常生活中洗衣粉、洗洁精的主要去污成分之一。在实验中，该添加剂的使用显著提升了电池循环特性，稳定性（电池循环次数）提升了30倍，平均库伦效率（锌沉积/剥离的可逆性）也达到了98.15%。

这项研究成果如同为水系锌离子电池开出了“长寿秘方”，极大延长了电池寿命，提高了电池性能，不仅为水系锌离子电池发展开辟了新道路，也为其他电池中金属负极稳定化提供了新思路。

（原载于《光明日报》 2024-08-26 08版）