近日，我院刘灵洋副教授团队在水系锌离子电池领域的研究进展。相关成果以“Synergistic electrolyte oxidant and cathode anchoring enable ultrafast activation and ultra-stable cycling of aqueous Zn–Mn batteries”为题，发表于中科院一区TOP期刊《Chemical Engineering Journal》。2023级硕士研究生李秀平为论文第一作者，刘灵洋副教授为唯一通讯作者，聊城大学能源科学与技术学院为第一完成单位。

水系锌离子电池兼具高安全性、低成本和环境友好等优势，是规模储能的重要候选体系。其中锰基正极因成本低、结构多样、理论容量高而备受关注，但循环过程中锰的溶解流失、无序团聚以及活化动力学迟缓，导致容量快速衰减，一直是制约其实际应用的关键难题。

针对上述问题，团队提出“正极锚定+电解液氧化剂调控”协同策略：一方面，构建氧化亚锰量子点锚定的还原氧化石墨烯（MnO QDs@rGO）正极，以高密度位点“锚定”锰物种，抑制其无序团聚；另一方面，在电解液中引入过硫酸钠（Na2S2O8）作为双功能添加剂，降低Mn2+氧化的动力学能垒，并通过Mn–O–S界面键引导锰的有序定向再沉积。二者协同，把原本随机的“Mn2+/MnOx沉积—溶解”过程，转变为由化学键导向的有序路径。

得益于该设计，电池表现出极为迅速的活化动力学：在0.2 A g−1下仅循环15圈，即获得139.5 mAh g−1的额外容量增益，最高比容量达449.1 mAh g−1，活化速度位居已报道水系锌锰电池前列。电池同时兼具优异倍率性能（5.0 A g−1下仍可输出60.6 mAh g−1）与超长循环稳定性（在2.0 A g−1下循环4000圈后容量保持率高达99%）。在应用验证方面，团队组装了6 cm × 5 cm的锌离子软包电池，基于正极质量的能量密度达388.7 Wh kg−1（按正负极总质量计为 85.4 Wh kg−1）；两节软包电池串联即可稳定点亮自制“LCU”灯牌及商用显示屏，展示了该策略的放大潜力与实用前景。

结合原位拉曼、非原位XRD/SEM及理论计算，团队证实了Mn–O–S界面键在引导定向沉积中的关键作用，揭示了“溶解—氧化—沉积”有序循环是性能提升的根本原因，为锰基正极的界面与电解液协同设计提供了新思路。

该研究得到山东省重点研发计划（竞争性创新平台）、国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的支持，依托山东省化学储能与新型电池技术重点实验室完成，并联合江苏大学、山东第一医科大学等单位共同开展。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.180088