中国水电池12万次循环，靠什么材料突破？

中国水电池实现12万次循环的核心材料突破，在于采用了pH=7的中性“卤水”电解液和一种名为Hex-TADD-COP的定制共价有机聚合物负极。这两项创新协同工作，从根源上解决了传统水系电池寿命短、污染大的老问题。

传统水系电池依赖强酸或强碱电解液，容易腐蚀电极、产生副反应，废弃后还会污染环境。这项研究另辟蹊径，选用了成分与日常“点豆腐”卤水相同的

氯化镁/氯化钙水溶液

作为电解液，其pH值严格保持在7.0的中性状态。这种设计带来了多重好处：

安全无毒

：电解液本身就像食品级的卤水，从根本上消除了易燃易爆的风险。

抑制副反应

：中性环境大幅减少了质子（H⁺）参与电荷储存的过程。研究数据显示，当电解液pH从2.5升至7.0，质子对容量的贡献从

41.58%骤降至仅0.51%

，这极大延缓了电极腐蚀和性能衰减。

极致环保

：电池报废后，电解液可直接丢弃，不会对自然环境造成重金属等污染，因为它仅含镁、钙、氯等常见元素。

有了温和的电解液，还需要一个能与之完美匹配的“搭档”。水系环境中一直缺少能稳定、高效存储二价金属离子（Mg²⁺/Ca²⁺）的负极材料。

为此，科研团队专门设计合成了一种

带有给电子连接键的共价有机聚合物

，学术上称为Hexaketone-tetraaminodibenzo-p-dioxin聚合物，简称

Hex-TADD-COP

。你可以把它想象成一张专门捕捉镁、钙离子的“分子网”。

它的分子结构中有吡嗪单元，上面的C=N活性位点能像精准的抓手一样，可逆地吸附和释放二价离子。这种设计带来了两个关键优势：

反应速度极快

：赋予了材料超快的离子传输和反应动力学。

结构超级稳定

：它进一步削弱了质子的干扰，从源头上“掐断”了导致电极结构破坏的副反应通路。

正是这种微观层面的精准设计，让Hex-TADD-COP负极在实验室测试中，即便在

20 A/g的大电流密度下，也能稳定循环超过12万次

，同时保持较高的比容量。

当“温和”的卤水电解液遇上“高效”的聚合物负极，电池的整体性能实现了飞跃。组装成的全电池展现了以下硬核数据：

循环寿命

：

12万次稳定循环

。

电压与能量

：电压区间达

2.2V

，基于正负极和电解液总质量计算，比能量为

48.3 Wh/kg

。

环保认证

：循环后电解液pH值稳定在4.91-7.02之间，符合中国

GB 18599-2020

、国际

ISO 14001

等多项顶级环保标准，实现了真正的无毒无害、可环境丢弃。

当然，这项技术目前仍处于实验室阶段，其能量密度暂不适合手机、电动汽车等移动设备。但它超长的寿命、绝对的安全性和极低的环保成本，恰好击中了电网储能、备用电源等固定场景的痛点——在那里，安全性和使用寿命往往比能量密度更重要。