南开大学先进能源材料化学教育部重点实验室位于南开大学和天津大学之间的一栋俗称联合楼的建筑中。这栋绿色建筑里的学者，几乎都是搞新能源研究的。但南开大学化学学院院长、中科院院士陈军的实验室显得与众不同：走廊的墙上错落悬挂着水墨和山水国画，四季常青的绿植和小饰物遍布角落。

近日，陈军院士团队在“可持续醌电极的高容量水系锌二次电池”研究方面获得突破，首次系统研究了醌类电极材料在水系锌电池中的应用，这类电池材料具有廉价、容易制备、循环稳定性高、能量密度高、安全可靠等优点，为电动汽车、规模储能等重大应用提供了新选择。

结缘电池，源自年幼时对手电筒的好奇

“电池是储存化学能，并把它转化成电能的体系；电池研究有两个重点，转化效率和储存密度……”说起电池来，陈军如数家珍：“我们的研究，就是通过纳米化学和能源材料的交叉学科研究，探索使用新材料，从转化效率和储存密度这两方面优化电池效能，实现更高效的能量转化，获得更清洁的电能。”

2017年，从中国科学院院长、学部主席团执行主席白春礼手中接过证书，1967年出生的陈军成为中科院化学部新晋院士中最年轻的一位，此时距离他从事电池研究已经有28年。

从年幼时对手电筒发生浓厚兴趣，到1985年考取南开大学化学系，陈军的人生都似乎与电池有缘。“那时电池研究还是冷门，我们这一届学生中几乎没有人选择这个领域。”他的本科毕业论文选择了无机电极材料，研究生时选择了电池作为研究方向。而今，新能源电池是国际学术界研究的热点和重点，市场前景巨大。陈军记得，2003年中国化学会电化学委员会在上海召开年会时，只有200多人，可到2017年，已有3000多人参会。

如果说当年研究电池的陈军琢磨的是如何突破国外技术垄断的话，现在考虑更多的是怎么并跑和领跑了。

“提升电池安全性、降低成本、实现可持续发展，是必然趋势。”陈军团队的“可持续醌电极的高容量水系锌二次电池”研发朝这个方向迈出了关键一步。醌类化合物在自然界中无处不在，以醌类化合物做成的电极，质轻、环保、安全性高，但存在活性物质损失和电池寿命短等难题。陈军团队通过设计，将醌类化合物应用于可充水系锌电池。通过对比研究系列醌类化合物，他们发现，具有4个对苯醌结构单元和8个羰基的杯醌类正极材料，能够获得335毫安时每克的比容量，充放电平台电压差低至70毫伏，能量效率高达93%，容量远超目前大部分正极材料，并且循环1000次之后，容量保持率仍有87%。“这一技术推向市场后，有望实现成本的大幅降低，而且可显著缓解电池造成的环保压力。”陈军说。

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