近年来，随着能源危机与环境污染问题的日益加剧，减少化石能源的使用、大力发展新型可再生能源的趋势势不可挡
简介 知识专利
近年来，随着能源危机与环境污染问题的日益加剧，减少化石能源的使用、大力发展新型可再生能源的趋势势不可挡。可充电电池作为一种重要的电化学储能设备，目前在大型储能和便携式电子设备中应用广泛。锂离子电池能量密度高（200 Wh kg-1），应用最广泛，但是锂资源的相对匮乏以及在全球分布不均导致其价格昂贵，并且也存在潜在的由锂枝晶引起的安全性问题，限制着其进一步的发展。因此，开发低成本、高安全性、高能量密度的电化学储能设备对于未来储能的发展至关重要。
多价金属电池（镁电池、锌电池和铝电池等）是一种近年发展起来的极具潜力的新型二次电池。与锂离子电池组成类似，多价金属电池主要由正极、负极、隔膜和电解液四部分组成。与锂离子电池相比，多价金属电池有很多优点：（1）镁、锌和铝等资源储量比锂资源丰富，价格比锂便宜得多，多价电池的开发利用对中国的发展具有重大战略意义；（2）多价金属作为负极是多电子反应，具有很高的体积比容量。（3）多价金属电池与锂电池相比，安全性能更有保障。
但是目前来说多价金属电池依旧存在着诸如以下的问题：
1）镁金属与传统电解液的兼容性较差。本课题组基于锂金属的相关工作，尝试通过原位或非原位的方法在镁金属表面修饰一层能够传导Mg2+、绝缘电子、与电解质相容、致密且均匀的SEI；与此同时，寻找亲镁的集流体作为镁金属的沉积基底以进一步降低沉积过电位、延长镁电池循环寿命。
2）锌金属沉积的不稳定性。课题组在深入研究锌离子电池劣化机理的基础上，针对锌负极的结构优化、电解液调控、隔膜设计以及正极的改性与合成等方面进行改性，推动二次水系锌离子电池的实际应用。
3）多价金属离子的高电荷密度导致无合适正极材料等。课题组通过拓宽层间距、开发新结构、构建双离子电池、设计有机正极等策略提升正极材料的性能。
