近日，我校化工与材料学院汪敏博士研究团队有关锌离子电池的最新研究成果“The electrochemical properties and reaction mechanism of orthorhombic Mn2SiO4 cathode for aqueous rechargeable zinc ion batteries”（《正交相Mn2SiO4作为水系锌离子电池阴极的电化学性能及反应机理》）在国际能源材料类期刊Journal of Power Sources（《电源杂志》）在线发表。该期刊系全球最大的科学、技术及医学出版商Elsevier（爱思唯尔）旗下期刊，创刊于1976年，最新影响因子8.247，中科院SCI期刊分区一区，Top期刊。
锂离子电池因具有高比能量，在当前的电池市场中得到广泛应用。但地球上有限的锂资源使得含锂材料价格昂贵，并且锂离子电池在使用过程中存在一定的安全性问题。水系可充电锌离子电池（ZIBs）因其高比能量、低成本、高安全性、环保等显著优势，具有广阔的应用前景，高性能阴极材料的开发正是该研究领域的焦点之一。
这篇论文首次报道了一种新型锰基水系可充电锌离子电池系统。采用正交相硅酸锰（Mn2SiO4）作为阴极，锌金属作为阳极，温和的ZnSO4 + MnSO4水溶液作为电解液。Zn/Mn2SiO4电池体系表现出良好的储Zn性能，在第一个循环中可提供154 mA h g-1的可逆容量，尤其在多个循环后表现出优异的循环稳定性。研究表明，该电池体系的电化学反应机理为：在首次充电过程中，会发生从结晶相Mn2SiO4到非晶相MnO2、非晶相SiO2以及另一种不确定结晶相的转化；在首次放电及后续循环过程中，电化学反应在非晶相（MnO2和SiO2）和结晶相（MnOOH，ZnxMnO2和Zn2SiO4）之间发生可逆转化。本成果基于日益严重的能源危机背景，为研发高效储能装置提供理论和技术支撑。
近年来，汪敏博士研究团队围绕新能源材料进行了一系列探索研究，在省、市级科研基金、校科研处预研项目等经费支持下，陆续购置了高压反应釜、箱式气氛炉、电化学工作站、电池测试仪、高精度电子天平、高速离心机、恒温试验箱等所需仪器设备，初步搭建起新能源材料研究实验室，在International Journal of Energy Research等国际期刊发表相关论文3篇，申请国家发明专利2件。团队注重在科研活动中培养学生创新精神，2018级应用化学专业曹成伟、王意两位本科生共同参与了本次研究。
图1 Mn2SiO4电极材料充放电至不同状态下的结构演变图
图2 Zn/Mn2SiO4电池系统的电化学工作机理图
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.229013
（化工与材料学院 汪敏 科研处 李书进/文/供图 科研处 赵景波/审核）
