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當(dāng)下，鋰離子電池在電池市場上占據(jù)壓倒性地位，但高成本、安全性、環(huán)保性影響了其推廣。于是以“低成本、高功率、絕對安全”為標(biāo)簽的水系鋅離子電池應(yīng)運(yùn)而生。不過，后者未解決“正極溶解、電解液負(fù)反應(yīng)、金屬負(fù)極枝晶”三大痛點(diǎn)。

近日，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)學(xué)院校聘教授楊凱團(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)、河南大學(xué)的合作伙伴研究發(fā)現(xiàn)了“高核多釩氧簇”材料（多釩氧簇是多酸團(tuán)簇的一類），作為儲(chǔ)鋅正極可同時(shí)破解上述三大痛點(diǎn)。他們提出一種基于多酸團(tuán)簇材料開發(fā)的水系鋅離子電池的三功能優(yōu)化策略，相關(guān)成果發(fā)表在能源領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《先進(jìn)能源材料》上。

由于沒有爆炸危險(xiǎn)，水系鋅離子電池被認(rèn)為是替代鋰離子電池最有希望的候選者之一。

據(jù)了解，多酸團(tuán)簇作為一種單分子納米材料，在催化、醫(yī)藥、儲(chǔ)能等領(lǐng)域表現(xiàn)出應(yīng)用潛力，楊凱及其合作者曾首次證明了多酸在水系鋅離子電池中的應(yīng)用可行性，并進(jìn)一步提出了開發(fā)混合儲(chǔ)能體系抑制團(tuán)簇溶解的新型儲(chǔ)能策略。

據(jù)楊凱介紹，該團(tuán)隊(duì)科研人員結(jié)合實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算深入研究，發(fā)現(xiàn)了多釩氧簇在改善正極、電解液、鋅負(fù)極三方面不穩(wěn)定問題的多功能特性，從而提出一種“一石三鳥”的水系鋅離子電池性能優(yōu)化策略，該技術(shù)使組裝的水系鋅離子電池實(shí)現(xiàn)了超過一萬次的超穩(wěn)定循環(huán)性能。他們進(jìn)一步借助凝膠電解質(zhì)組裝的固態(tài)軟包電池，在灼燒、剪切、穿刺等物理破壞性測試時(shí)仍表現(xiàn)出優(yōu)異的使用安全性，這項(xiàng)工作為多功能團(tuán)簇材料在水系儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)提供了新的思路，推動(dòng)了水系儲(chǔ)能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)程。

長期以來，作為山東省高等學(xué)校青創(chuàng)人才引育計(jì)劃帶頭人，楊凱團(tuán)隊(duì)聚焦低成本、高安全、環(huán)保的水系鋅離子電池，致力于解決阻礙水系鋅離子電池商業(yè)化應(yīng)用的正極溶解、電解液副反應(yīng)、金屬負(fù)極枝晶等關(guān)鍵問題，設(shè)計(jì)開發(fā)大規(guī)模儲(chǔ)能、便攜儲(chǔ)能器件，推動(dòng)林場火災(zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)警系統(tǒng)，空中巡航、消防、通信等離網(wǎng)供電裝置的開發(fā)應(yīng)用，積極推進(jìn)高安全、環(huán)保、低成本的新型儲(chǔ)能技術(shù)在智慧農(nóng)林產(chǎn)業(yè)和安全應(yīng)急防護(hù)方面的應(yīng)用推廣。

原標(biāo)題：困擾水系儲(chǔ)能電池的三大難題有解了