水系锌电池因其本质高安全性、资源丰富、比能量高、环境友好等综合优势，被认为是储能规模应用的理想技术之一，受到研究和产业界的广泛关注。水系锌电池的工程化应用严重受制于正负极、隔膜、电解液等关键瓶颈材料，反应机理复杂，循环稳定性等电化学性能急需提升。近期，中国科学院上海硅酸盐研究所电力储能技术与应用团队聚焦上述科学瓶颈，在水系锌电池的新材料设计、界面稳定化等方面系统开展研究工作。  

　　聚焦低成本锰基正极材料，团队首次提出了一种高可逆有机配体稳定Mn³⁺，同时提高电池电压的策略，开发出新型的有机配位锰正极材料，解决了传统无机锰氧化物正极材料所面临的低电压以及Mn³⁺歧化/溶解反应等问题。利用超大分子量的聚丙烯酸钠（PAL-Na）与金属离子之间的特殊配位交联作用，以及不可溶的羧基聚合物配体在近中性电解液中稳定Mn³⁺，实现了Mn³⁺/Mn²⁺转化反应储能新机理。Mn³⁺/Mn²⁺反应不仅展现出高电压1.67 V (vs. Zn²⁺/Zn)，而且赋予了水系锌金属电池高能量密度（600 Wh/kg）和出色的循环稳定性（4000次）。相关工作成果发表在Angewandte Chemie, 2023, DOI: 10.1002/anie.202309430，第一作者为2021级硕士生张非凡。

有机配位锰正极材料的反应机理及电化学性能示意图  　　  

新型P/FS-Z隔膜的基本性能及电池性能和应用展示　  

水系电解液界面调控机制示意图  

　　上述研究工作的指导教师为刘宇研究员、迟晓伟研究员。  

　　相关研究工作获基金委、中国科学院、企业合作相关项目支持。