近日，合肥大学能源材料与化工学院杜浩然老师与华中科技大学伽龙教授合作，在国际著名期刊《ACS Nano》（2025中科院1区Top期刊，影响因子16）发表特邀综述，杜浩然老师为共同通讯作者，合肥大学为合作单位。工作针对水系锌金属电池（AZMBs）从实验室走向实际储能应用的关键瓶颈，系统提出了一套定量化设计目标和实践路径，为推动该电池技术在固定式储能领域的商业化发展提供了前瞻性路线。
水系锌金属电池凭借本征安全、环保和资源丰富等优势，被视为大规模固定式电化学储能的理想候选。然而，目前大多数研究仍停留在低面容量、低锌利用率、过量电解液等理想化实验条件下，所获得的优异性能难以在接近真实应用的苛刻条件下复现，导致其实际能量密度、循环寿命和平准化储能成本（LCOS）等关键指标仍无法与现有的成熟电池技术竞争。
为弥合实验室研究与实际应用之间的鸿沟，该工作以最具代表性的锌-二氧化锰电池体系为例，明确提出了60 Wh/kg作为实用化水系锌金属电池的目标能量密度，并基于电芯级质量平衡，首次构建了实现该目标的定量化设计参数体系。文章进一步围绕“高正极面容量、高锌利用率、低电解液容量比、低非活性组分质量分数”这四个相互关联的设计维度，系统剖析了各自面临的基础科学问题与工程挑战，并归纳总结了基于材料设计与电池结构优化的对应解决策略，为实用化水系锌金属电池的理性开发提供了理论指导与数据支撑。
杜浩然老师近年来持续聚焦水系电池关键材料与界面电化学研究，并与伽龙教授合作发表了一系列研究工作。在近期发表于《eScience Energy》（2025年创刊）的一篇综述中，研究团队系统梳理了具有百年历史的镍铁电池的复兴背景与关键挑战，提出了以铁负极钝化抑制和析氢副反应调控为核心的电极工程策略。此外，针对锌金属负极界面设计，该团队还合作报道了一种利用有机-无机离子簇原位构筑双层固态电解质界面膜的新策略，成功实现了10微米超薄锌负极在70%高锌利用率下的稳定可逆循环，相关成果发表于《Angewandte Chemie International Edition》（2025年中科院1区Top期刊，化学类顶刊）。上述论文中，我院杜浩然老师均为共同通讯作者，合肥大学为合作单位。这一系列工作为推动低成本、长寿命、高安全水系电池的实用化发展提供了重要支撑。
论文信息如下：
[1] Rui Li, Jie Ji, Haoran Du*, Shuai Huang, and Long Qie*, Quantitative design targets and practical pathways for high-energy-density aqueous zinc-metal batteries, ACS Nano, 2026, In press. https://doi.org/10.1021/acsnano.5c21641
[2] Shuai Huang, Haoran Du*, Xige Li, Rui Li, Yufeng Yang*, and Long Qie*, Nickel-iron batteries: Overcoming traditional barriers and ushering in a new era of energy storage, eScience Energy, 2026, In press. https://doi.org/10.1016/j.esen.2026.100057
[3] Jie Ji, Haoran Du*, Zhenglu Zhu, Xiaoqun Qi, Fei Zhou, Rui Li, Ruining Jiang, Long Qie*, Yunhui Huang, Thin zinc electrodes stabilized with organobromine-partnered H2O-Zn-MeOH cluster ions for practical zinc-metal pouch cells, Angewandte Chemie International Edition, 2025, 64(2): e202414562. https://doi.org/10.1002/anie.202414562