随着AI技术的迅猛发展，数据中心和大规模储能系统(ESS)的电力需求持续增加，对兼具安全性与经济性的下一代电池技术的需求日益迫切。在此背景下，东国大学能源新材料工程系安建亨（音）教授与张仁成（音）研究员组成的研究团队，成功开发出一种能够控制水系锌离子电池(Aqueous Zinc-Ion Batteries, AZIBs)性能退化原因的新型界面离子调控技术。

　　研究团队提出了一种全新的设计策略，无需改变电池的体相结构，仅通过精准控制界面处的离子迁移，即可提升电池性能。

　　作为下一代ESS的有力候选，水系锌离子电池采用水基电解液，具有火灾风险低、价格竞争力强的优势。然而，其商业化面临诸多挑战，主要源于二氧化锰(MnO₂)正极的结构不稳定性、锰(Mn)溶出问题，以及质子(H⁺)与锌离子(Zn²⁺)之间的竞争性嵌入反应。

　　为解决上述问题，研究团队开发了PPAI(Proton-Preferential Adsorption Interface，质子优先吸附界面)技术，即在MnO₂正极表面形成基于ZnV₂O₆(ZVO)的界面层。该界面层通过优先吸附质子，抑制过量H⁺向电极内部渗透，同时促进Zn²⁺的选择性嵌入，并起到提升离子扩散速度、降低电荷传输阻抗的作用。

　　研究结果显示，应用PPAI技术的水系锌离子电池，相较于传统电极，电解液浸润性显著改善，Zn²⁺扩散系数提高约19倍，电荷传输阻抗降低，反应速率优异。此外，锰溶出大幅减少，长期充放电过程中结构退化得到有效抑制，从而同时实现了高功率输出特性和优异的长期循环稳定性。特别是在1C条件下，经400次充放电循环后，仍保持高于传统电极的容量，展现出卓越的耐久性。

　　来源：韩媒