运河关注｜成果登上国际顶级期刊 扬大本科生团队解锁电池“瘦身密码”

在扬州大学化学化工学院的实验室内，12名本科生围在一台仪器前，神情专注地盯着屏幕上跳动的数据，手中握着几颗看似普通的银色纽扣电池。谁也没想到，这些小小的电池，正是破解电池“瘦身密码”的关键。

近日，团队通过创新性地将“金属有机框架（MOF）”材料创新应用于水系锌碘电池，成功将电池循环寿命延长至5000次，较传统电池提升近十倍，同时使电池重量减轻30%，实现了性能与轻量化的双重飞跃。这项成果不仅登上国际顶级期刊《Angewandte Chemie》，更已进入企业试用阶段，为新能源产业注入强劲动力。

在全球气候变暖与“双碳”目标的驱动下，清洁能源技术成为各国竞相追逐的焦点。其中，水系锌碘电池因其安全性高、成本低、环保性能好，被视为下一代储能技术的热门候选。然而，长期以来，水系电池面临着循环寿命短、能量密度低、自放电严重等问题，成为制约其大规模应用的瓶颈。

“传统的水系电池就像一辆‘漏油的车’，能量在充放电过程中不断流失，循环寿命往往只有几百次。”团队指导老师庞欢教授解释道，“要想突破这些难题，必须从材料源头入手，找到一种既能稳定储能又能高效释放能量的新结构。”

在这样的背景下，扬州大学化学化工学院的本科生团队开始了他们的探索。“我们最初的目标很简单，就是想让电池更轻、更耐用。”团队负责人余典恒说，“但后来发现，这个看似简单的目标背后，藏着很多复杂的科学问题。”

为了攻克这些难题，团队在庞欢教授和唐燚剑博士的指导下，将目光投向了MOF基材料——一种由金属离子和多齿有机配体组成的框架结构纳米材料。“它像蜂窝一样布满小孔，能‘锁住’电解液中穿梭的离子。”余典恒向记者解释道，“由于MOF材料在电池充放电过程中容易发生结构坍塌，导致离子无法稳定存储和释放。因此，如何让这些‘蜂窝’稳定工作，是我们面临的最大挑战。”

经过无数次实验和调整，团队终于找到了一种稳定的合成方法：通过调控MOF-74的孔径大小和表面化学性质，同时引入碳纳米棒作为支撑骨架，成功制备出直径仅头发丝万分之一的微介孔碳纳米棒。这一创新成功使电池循环寿命突破5000次，重量减轻30%，实现了性能与轻量化的双重飞跃。

“使用MOF基材料制成的电池，不仅相比传统材料更加轻量化，还具有优异的柔韧性、可定制性和安全性，能够满足未来多种应用场景的需求。”余典恒自豪地说，“例如，电池在折叠、剪切甚至针刺的情况下，依然能保持稳定工作，这在新能源汽车和电网储能领域具有巨大的应用潜力。”

目前，相关研究成果已在江苏华富储能新技术股份有限公司、江苏寰科智能科技有限公司、中汽研汽车检验中心(常州)有限公司等企业平台进行试用，展现出显著的应用价值。

“未来，这项技术有望广泛应用于新能源汽车和电网储能领域，为绿色能源时代铺路。” 余典恒表示，“我们的目标不仅是让电池更轻、更耐用，更是为推动清洁能源技术的普及贡献一份力量。”

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制作 曹宇
编校 延晨 徐蓉
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