鋅電池在能源儲存方面極具潛力，但在水系電解質(zhì)中存在嚴重的枝晶生長、腐蝕和析氫問題。盡管不易燃的含水有機電解質(zhì)在解決這些問題方面具有顯著功效，但離子傳導性不足嚴重阻礙了含水有機鋅電池的倍率性能。
在此，天津大學楊全紅教授、翁哲教授、韓大量副研究員團隊將甲醇作為乙二醇（EG）基水合有機電解質(zhì)的輔助溶劑，其甲基端基可以打斷EG之間連續(xù)的分子間氫鍵網(wǎng)絡。該電解液不僅可以促進ZnF2?固體電解質(zhì)界面層的原位形成，以減輕Zn枝晶的生長和副反應，而且還具有低成本和不易燃的特點。
圖1.?Zn2+?Zn(BF4)2?/EG-MeOH 電解液的傳輸能力評估
總之，該工作提出了一種共溶劑策略實現(xiàn)高倍率的水合有機鋅電池。研究發(fā)現(xiàn)，通過對共溶劑分子不同末端基團的取代和終止，打斷了主溶劑分子之間連續(xù)的 “手拉手”網(wǎng)絡，使電解質(zhì)的粘度大大降低，離子導電性增強。在加入MeOH助溶劑后，優(yōu)化的電解質(zhì)提供了雙倍的離子電導率（23.7 mS cm?1）和出色的低溫耐受性，同時具有低成本、不可燃性以及與兩種電極的良好兼容性等優(yōu)點。使用該電解質(zhì)，Zn負極在0.5 mA cm?2?和2 mA cm?2?的情況下保持了超過4000 h的長循環(huán)穩(wěn)定性，在5 mAh cm?2?的高容量下保持了99.5%的高庫倫效率（CE）。
此外，通過調(diào)整溶劑分子之間的分子界面互作用，該電解液顯示出良好的低溫耐受性，在低至-60℃的溫度下實現(xiàn)了99% CE。即使在極端條件下，包括針刺、包裝破損、暴露在火中和暴露在空氣中超過150天，組裝好的小軟包電池仍然能夠工作，這表明該電解液具有較好的安全性和實用性。因此，該工作提供了一個簡單而有效的電解質(zhì)工程方法可實現(xiàn)高速的鋅電池。
圖2. Zn||V2O5電池使用不同電解質(zhì)的性能
Breaking Consecutive Hydrogen-Bond Network Toward High-Rate Hydrous Organic Zinc Batteries,?Advanced Energy Materials?2023 DOI: 10.1002/aenm.202301466
原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/09/30/1f703c6631/
