近年来，水性电池研究日益强调合成新型材料以解锁其“巨大潜力”，无数新材料被开发以追求增量性能提升。然而，这些研究往往报道逐步改进，尽管增益规模较小，但持续探索新选项，常使用可再生或生物质资源作为起点。这种“三明治”式材料研究方法通过排列不同组件快速生成众多“新”配置中财所，但原创性有限，且由于再现性和可扩展性挑战，提供有限实用价值。例如，研究人员曾使用鸟粪作为性能增强添加剂，以讽刺方式展示即使非常规前体也能改善电催化活性，突显了复杂掺杂的必要性存疑。（详细报道：）
南京工业大学吴雨桐、汪舟鹭、扬州大学王超合作发表评论文章，通过一系列看似“荒诞”的实验，揭示了当前水系电池材料研究中一个普遍存在的误区：在特定条件下，几乎任何材料都能表现出“优异”的电化学性能，而这并不代表材料本身具有突破性。
研究人员通过一个概念性实验探讨了水性电池材料评估的边界。他们使用日常材料如奶粉、可可粉、孜然粉、速溶咖啡、猫粮和辣椒粉作为电极添加剂，以及非常规集流体如动物骨头、海带和牛肉，在Zn-碱性电池中组装出功能正常的电池，并显示出稳健的循环性能。然而，关键揭示是，这些性能改进并非源于材料本身，而是由于电解质预饱和ZnO所创造的稳定电化学环境。这项工作提醒，当新材料“有效”时，必须质疑其真正原因，避免将性能错误归因。相关论文以“Everything works, almost: A perspective on material evaluation in aqueous battery research”为题，发表在Joule上，论文第一作者为Yutong Wu、 Fei Gao、 Yuhao Zhang和Guotao Wang。
实验结果令人震惊
在实验中，研究人员首先将一系列商业、货架稳定粉末以12.5 wt %的比例加入ZnO基阳极浆料中。这些添加剂包括奶粉、可可粉、孜然粉、速溶咖啡、猫粮和辣椒粉，并非基于假设优势选择，而是出于可访问性和说明价值。令人惊讶的是，每种添加剂都导致电池性能的可测量改进，全电池容量超过500 mAh g⁻¹，并在300次循环中保持稳定运行。重复实验证实结果一致，即使纯ZnO电池也表现良好。
图1非凡的循环性能来自常见粉末（A–F）用作电极添加剂的各种粉末中财所。（G）相应的全电池性能。
接下来，探索非常规集流体：猪肉骨头、海带和牛肉。这些基底经过轻微修剪后组装成烧杯电池，替代典型的Cu/Sn箔集流体，且没有ZnO活性材料或电极添加剂。这些替代配置产生了稳定的循环曲线，容量达500 mAh g⁻¹ over 400次循环，但长期稳定性低于电极添加剂电池，这与生物启发集流体的本征稳定性和逐渐降解相关。
图2优异的循环性能来自非常规生物启发集流体（A–C）无电池活性材料的天然材料集流体。（D）相应的全电池性能。
此外，研究电解质组成的影响，通过向电解质中添加少量茶、牛奶或咖啡。有趣的是，只有茶维持了稳定的电池操作，提供优于电极添加剂和集流体的性能，容量超过500 mAh g⁻¹ 超过600次循环。相反，添加牛奶或咖啡迅速使电解质不稳定 ，导致可见混浊和电化学活性快速损失。
图3电解质组成与日常饮料，几乎有效（A–C）添加到电解质中的饮料。（D–F）相应的电池响应随时间变化。
然而，这些令人印象深刻的性能并非源于非常规材料本身，而是研究人员故意设计的稳定电化学环境。关键“技巧”是在所有测试中，电解质预饱和了ZnO。在Zn-碱性电池机制中，Zn溶解为锌酸盐并再沉淀为ZnO，ZnO预饱和通过维持锌酸盐储层和防止过饱和来稳定这一过程。省略ZnO导致快速容量衰减，确认其在维持电化学活性中的关键作用。因此，当新材料在性能主要由其他因素主导的系统中时，表观益处可能被错误归因于材料本身。
对科研界的警示
文章批评了当前材料研究中流行的“三明治”式研究范式——即通过简单替换或堆叠不同组分快速生成大量“新材料”并发表论文，却忽视了系统条件对性能的主导作用。这种追求“万物皆可发论文”的趋势，可能导致大量表面光鲜但实际创新有限的成果泛滥，掩盖真正有意义的突破。
呼吁更严谨的评价标准
研究人员总结道，他们故意设计了一个场景，其中ZnO饱和电解质使几乎任何化学惰性材料显得有效。这并非因为这些材料固有特殊，而是系统条件在起作用。在如此宽松条件下，几乎所有添加剂或材料只要保持良性就能工作。他们呼吁在材料评估中采用更严格的验证框架，如隔离变量、与适当基线比较，并明确报告所有实验细节。展望未来，领域应受益于此类实践，确保进步既稳健又真正可归因于材料，避免增量声明的扩散掩盖真正有意义的进展。
这项研究不仅是对电池领域的反思，也为整个材料科学界敲响了警钟：当“几乎一切皆可用”时，真正的创新何在？
七星策略提示：文章来自网络，不代表本站观点。
- 上一篇：安联 新修订的《证券结算风险基金管理办法》公布
- 下一篇：没有了
沪深京指数
热点资讯
