如何實現(xiàn)“碳達峰”“碳中和”目標已成為全球性焦點和議題，加大可再生能源的綠色開發(fā)和高效使用已成為全球共識。而大力發(fā)展綠色安全的大規(guī)模儲能技術(shù)則是可再生能源充分開發(fā)利用的必要技術(shù)支撐。天津大學(xué)先進碳與納米能源實驗室（NanoYang團隊）聯(lián)合清華大學(xué)深圳國際研究生院先進能源材料團隊和中科院金屬所先進炭材料研究部，成功研發(fā)出一種與金屬鋅兼容的低成本新型不可燃含水有機電解液。該研究成果《用于可持續(xù)鋅電池的不可燃含水有機電解液》12月2日在線發(fā)表在《自然—可持續(xù)發(fā)展》。

目前，可充電水系鋅電池因安全性高、資源豐富、成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點，在大規(guī)模儲能領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，金屬鋅在負極/電解液界面處存在著嚴重的枝晶生長和腐蝕等問題，嚴重限制了水系鋅電池的庫倫效率和使用壽命，制約了高性能鋅電池的產(chǎn)業(yè)開發(fā)和實際應(yīng)用。

項目團隊研發(fā)出了由水合四氟硼酸鋅鹽和乙二醇溶劑組成的新型電解液。作為阻燃劑的水合四氟硼酸鋅鹽賦予了電解液優(yōu)異的不可燃特性。乙二醇的高沸點及其與鹽中的水分子和四氟硼酸根陰離子間形成的豐富氫鍵網(wǎng)絡(luò)使電解液兼具難揮發(fā)和寬溫域（30℃ ~40℃）的特點。與此同時，水合四氟硼酸鋅鹽解離出的四氟硼酸根陰離子和水分子會進一步與金屬鋅發(fā)生反應(yīng)，在鋅負極表面原位形成氟化鋅固態(tài)電解質(zhì)界面層，有效地保護了金屬鋅負極，避免了由于鋅枝晶刺穿隔膜以及鋅與電解液間的腐蝕副反應(yīng)導(dǎo)致的電池過早失效。

該電解液有效解決了金屬鋅負極在水系電解液中的枝晶、腐蝕等難題，同時巧妙克服了傳統(tǒng)有機電解液成本與安全性難以兼顧的瓶頸，為開發(fā)新一代兼具高安全、低成本、高性能電池電解液提供了全新的思路，有望推動高性能鋅電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

天津大學(xué)化工學(xué)院博士后韓大量、博士生崔長俊為《用于可持續(xù)鋅電池的不可燃含水有機電解液》共同第一作者，天津大學(xué)楊全紅教授和翁哲教授、清華大學(xué)康飛宇教授為共同通訊作者。

《自然—可持續(xù)發(fā)展》同期配發(fā)專文評述，認為此工作利用廉價并環(huán)境友好的電解液解決了鋅電池產(chǎn)業(yè)化進程中的幾個關(guān)鍵問題，為構(gòu)建可持續(xù)的未來提供了可靠又性價比高的電池解決方案。（受訪者供圖）