近日，吉林大学物理学院新型电池物理与技术教育部重点实验室魏英进教授团队在水系锌电池自放电机理研究方面取得新进展。研究成果以“Decoding the Mechanism of Self-discharge and Optimal Electrolyte Reconfiguration for Advanced Vanadium-based Aqueous Zinc Batteries”为题，发表在《Energy & Environmental Science》上。
水系锌电池凭借其卓越的安全性、环境友好性、以及丰富的原料来源，在大规模储能领域展现出巨大潜力。尽管一系列先进技术和工具已用于提升正、负极和电解质的性能，但自放电问题仍严重限制了水系锌电池的实际应用。虽然已有研究尝试通过电极工程、隔膜改性、电解液添加剂和负极保护等方面来缓解自放电，但这些措施主要集中在电池界面改善上，而忽略了电解质物化性质、以及系统内串扰效应等关键因素。因此，自放电的深层机制仍需进一步探索，以期找到更有效的解决方案。
本文通过电压和容量这两个关键指标，深入剖析了水系锌电池的自放电特性，并将其分为三个阶段：IR Drop（欧姆降）、Activation-controlled（活化控制）和Diffusion-controlled（扩散控制）。同时，有效区分了可逆和不可逆的自放电成分占比。该研究深入揭示了电池正极、负极与电解质之间的复杂交互作用，并提出了一种创新策略，即通过添加特定的电解质添加剂（如DMSO和EG）以及采用PAM凝胶基质，实现了对可逆和不可逆自放电的显著降低，从而提高了Zn||V2O5·nH2O电池的容量保持率和开路电压，为推动水系锌电池在大规模储能领域的应用奠定了坚实基础。
该论文第一作者为物理学院2022级硕士研究生孙杰，通讯作者为吉林大学物理学院魏英进教授。该工作得到了国家自然基金、重庆市自然科学基金和中央高校基本科研专项资金的大力支持。
论文链接：https://doi.org/10.1039/D4EE01208A
