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技术突破 | 瀚为科技17.36 Ah水系锌电大软包登上Nature子刊
发布时间：2025-05-21 21:09:18
近期，浙江瀚为科技有限公司（以下简称“瀚为科技”）与英国伦敦大学学院（UCL）、华南理工大学团队合作的研究论文在Nature Communications期刊正式发表。作为核心合作单位，瀚为科技深度参与了自组装锌阳极制备工艺，制备出17.36 Ah锌电大软包，大幅提高了大尺寸软包电池的循环稳定性，将加速推动锌离子电池的产业化发展。
点击文章底部"阅读原文"可以下载论文原文
关于Nature Communications
Nature communications是英国nature集团旗下的子刊，它是一个仅在网上出版的多学科杂志，专门发表生物学、物理学和化学等各领域的高质量研究论文的综合性期刊。该杂志发表的论文代表了对每个领域的专家具有重要意义的重要进展。
01
研究背景
水系锌离子电池因其储量丰富、安全性高以及环保性良好，为锂离子电池提供了一种可持续替代方案，然而电解质中氢气析出以及H⁺、Zn²⁺和SO₄²⁻的无序扩散等问题会导致锌枝晶的形成、副反应的发生以及锌成核的库仑效率降低。
在此背景下，该研究通过引入絮凝剂聚（烯丙基胺盐酸盐）与其互变异构体聚（丙烯酸）的层层自组装，构建了离子分离加速通道，以同时调节电解质中阳离子和阴离子的扩散。由羧酸根阴离子和氨阳离子之间的强静电相互作用形成的双离子通道，可阻止SO₄²⁻并促进锌沿Zn(002)平面均匀沉积，在Cu||Zn电池中经过1600次循环后库仑效率仍达99.8%。通过简便的层层自组装锌阳极制备工艺，Ah级软包电池（17.36 Ah）具有高负载量（>8 mg cm⁻²），展示了其在大规模应用中的实际可行性，在1.7 C（35.3 min）下循环250次后仍保持93.6%的容量。该研究工作实现了更均匀的锌沉积，并提高了大尺寸软包电池的循环稳定性，为锌离子电池的商业化发展开辟了新的可能性。
02
技术亮点
研究团队通过选用聚（烯丙基胺盐酸盐）（PAH）及其互变异构体聚（丙烯酸）（PAA）来制备层层自组装的PAH/PAA多层膜，不仅显著提升了电化学性能，还促进了该技术的环境可持续性，使其成为大规模应用的可行候选方案，展现了多方面的技术亮点。
提高电极可逆性和稳定性
具有高机械强度和离子电导率的层层自组装聚丙烯酸/聚乙烯亚胺多层膜能够有效提高锌阳极的可逆性和稳定性。
调节离子传输
多层膜构建的离子分离加速通道不仅使锌具有高亲和力以调节Zn²⁺去溶剂化过程，还能捕获SO₄²⁻离子以抑制副产物的形成。
枝晶生长抑制
此外，聚丙烯酸/聚乙烯亚胺层能够诱导锌沿（002）晶面沉积，形成均匀致密的层，抑制枝晶的形成。
长周期稳定性和高库仑效率
由于聚丙烯酸/聚乙烯亚胺多层膜能够增强界面Zn²⁺传输动力学和热稳定性，Zn||Zn对称电池在1 mA cm−2和1 mAh cm−2下实现了超过1100 h的长稳定性，而铜||锌不对称电池在0.5 mA cm−2和0.25 mAh cm−2下经过1600次循环后，库仑效率达到99.8%，高容量为396 mAh cm−2。
高放电容量
聚乙烯亚胺/聚丙烯酸多层膜使Zn||VO2软包电池在1.7 C和高负载量下经过250次循环后仍保持17.36 Ah的高放电容量。
研究人员预计该工作能够启发一种通过聚电解质层层自组装构建离子分离加速通道的策略，以保护金属阳极，从而推动水系可充电电池的实际应用。
以下是该论文中的一些重要实验结果示意图：
03
瀚为贡献
在此次研究中，团队聚焦锌离子电池的技术难题突破，致力于通过技术创新推动其产业化进程。
性能提升
瀚为科技通过优化电池电极材料和结构设计，显著提高了电池的能量密度和循环稳定性，在增强了电池的充放电效率的同时，还延长了其使用寿命，使其在高负载应用中更加可靠。
社会价值
瀚为科技在水系领域的创新成就不仅突破了电极材料稳定性和电池循环寿命等技术难题，还为水系电化学储能技术的体系构建与应用提供了重要理论依据与实践路径，加深了该领域的研究深度并将驱动其加速产业化进程。
应用价值
17.36 Ah级软包电池的成功研制标志着瀚为科技在水系储能领域的重大突破。目前，该技术成果已在轨道交通、工商业储能、密闭空间储能等多个应用场景中加速落地，加大了水系储能解决方案的市场接受度和应用广度，推动了关键技术的有效转化与规模化应用。
截至目前，瀚为科技相关产品已助力数百家科技企业、高校、科研院所，发表高影响力期刊论文近200篇，覆盖多种领域，相关研究成果陆续发布于Nature、Advanced Materials等国际一流期刊。
