一、 作品信息

作品名称： 锌动未来-绿色安全经济的新型储能材料解决方案

参赛单位： 长沙理工大学

指导教师： 曹鹏辉、李传常

团队成员： 李珊珊、吴梦迪、唐萃坤、潘申奥

获奖信息： 第四届象新力杯－开放创新赛道自由选题类－一等奖

二、 作品介绍

在全球能源转型的浪潮中，储能技术成为关键一环。当锂离子电池面临成本高、资源紧、安全隐患等挑战时，一种低调却潜力巨大的元素——锌，正在走入科学家视野。长沙理工大学团队带来的“锌动未来”项目，聚焦水系锌离子电池，力图破解储能领域的安全、性能与成本三大枷锁，为新型电力系统建设提供一份绿色、经济的“中国方案”。

三、 核心创新

1. 破解“电解液”难题：类胶体结构实现低温与长寿兼得

针对水系锌离子电池在低温下易冻结、界面不稳定的痛点，团队创新性地选用食品级魔芋葡甘聚糖（KGM） 作为电解液添加剂。KGM在锌负极表面自发形成一层独特的“类胶体”保护层，如同为电池穿上一件“智能保暖衣”。

低温性能突破： 电解液凝固点降至 -7.89℃，在-10℃低温下循环660次，容量保持率仍超过85%。

界面大幅优化： 有效抑制析氢副反应和枝晶生长，极化电压差缩小35%，为电池长循环打下坚实基础。

循环寿命惊人： 全电池在2A/g电流密度下实现3300次稳定循环；即使在15A/g超高电流密度下，仍能循环7500次，容量保持率超80%。

2. 破解“负极”瓶颈：锌碳复合设计兼顾倍率与稳定

如何进一步提升负极性能？团队运用“相似相容性”原理，将高活性的片状锌粉与高导电性的石墨复合，构建了新型锌碳负极。这一设计如同为锌离子修建了均匀沉积的“高速公路”与“安全港湾”。

超高倍率性能： 在10A/g超高电流密度下，容量仍可达115mAh/g，倍率切换后果断“恢复”，容量恢复率超过99%。

自放电率优化： 12小时静置后，容量保持率达82.7%，已接近商用锂离子电池水平（85%±5%），极大提升了储能系统的长期静置可靠性。

高载量适配： 即便正极活性物质载量高达18mg/cm²（传统方案超8mg即失效），仍能实现稳定循环，峰值容量达290mAh/g，展现了卓越的实用化潜力。

四、 应用前景

“锌动未来”项目不仅在实验室中数据亮眼，其实验室成本已低至0.25元/Wh，低于0.3元/Wh的产业化临界点，展现出强大的经济性。这一技术路线精准契合国家能源局对新增储能项目的高安全性要求，并在广东、江苏等地获得政策与补贴支持。

目前，项目团队已发表3篇SCI一区论文，布局多项发明专利，并通过成立公司推动阶段性成果转化，获得应用证明。从实验室的“锌”希望，到服务国家新型电力系统建设的“锌”力量，长沙理工大学团队正致力于让这一绿色、安全的储能技术，从蓝图走向现实。