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?上硅所劉宇/楊程EnSM：超穩(wěn)定！鋅離子電池循環(huán)壽命超3萬圈！

具有高比容量的釩基正極在水系鋅離子電池中引起了廣泛關(guān)注。開發(fā)釩基正極的主要障礙是釩的溶解、結(jié)構(gòu)退化、正極電解質(zhì)界面（CEI）的不穩(wěn)定性和水系電解液中的寄生反應(yīng)。

中科院上海硅酸鹽研究所劉宇、楊程等首次提出了一種新型的超低水活性電解液，解決了上述所有問題。

圖1. 電解液的溶劑化結(jié)構(gòu)表征

具體而言，這是通過引入本質(zhì)上不易燃的磷酸三甲酯（TMP）作為惰性稀釋劑實(shí)現(xiàn)的。這種獨(dú)特的電解液設(shè)計(jì)與以前的高濃度水系電解液報(bào)告有著根本的不同。首先，在這種超低水活性的電解液中，大部分水分子被高濃度的ZnCl₂團(tuán)簇溶劑化，只剩下2.5%的溶劑化水分子可以相互協(xié)調(diào)，因此水的分解和釩的溶解被明顯抑制了。

其次，高濃度的ZnCl₂-H₂O團(tuán)簇惰性地被稀釋劑TMP所包圍，也使得CEI成分在水中的溶解度降低，這有利于形成穩(wěn)定的CEI。通過這種設(shè)計(jì)，在V₆O₁₃正極表面形成了高度堅(jiān)固穩(wěn)定的CEI，這可以有效防止釩的溶解，阻斷正極和電解液之間的水穿梭。

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圖2. CEI的表征

因此，通過采用超低水活性（UWA）電解液的獨(dú)特溶劑化結(jié)構(gòu)，V₆O₁₃正極在1 A g^-1的條件下，經(jīng)過3 000次循環(huán)后表現(xiàn)出99.43%容量保持率的特殊穩(wěn)定性，并創(chuàng)造了鋅離子電池30000次循環(huán)壽命的新紀(jì)錄（10 A g^-1，容量保持率為90.34%），甚至達(dá)到了超級電容器的水平（～100000次）。

因此，這項(xiàng)工作提供了一種有前景的超低水活性電解液，它使釩基正極具有持久的循環(huán)性能，以用于鋅離子電池。

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圖3. 基于UWA的V₆O₁₃正極的電化學(xué)性能

Ultralow-water-activity Electrolyte Endows Vanadium-based Zinc-ion Batteries with Durable Lifespan Exceeding 30 000 Cycles. Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.09.027

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