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傳統(tǒng)水系電解質(zhì)中類似海洋的自由水限制了工作電壓，并誘發(fā)了可充鋅金屬電池（AZMBs）的寄生反應(yīng)。

北京航空航天大學李彬、李松梅等提出了一種水合鹽電解質(zhì)（HSE），它可以抑制自由水的存在并引發(fā)不飽和水合結(jié)構(gòu)（Zn(H₂O)_n²⁺，n<6），以規(guī)避鋅負極和正極上發(fā)生的寄生反應(yīng)并提高分解電壓（至≈2.55 V vs Zn²⁺/Zn）。

圖1. HSE的制備及理化性質(zhì)

由于SO₄^2-對降解的高穩(wěn)定性和可控的水分子數(shù)量，這里水合硫酸鹽被選為電解質(zhì)的來源?；诰脑O(shè)計的成分，水合鹽基電解質(zhì)表現(xiàn)出沒有自由水、可實現(xiàn)的相變溫度（Tt）以及具有接觸離子對（CIP）和超接觸離子對（SCIP）溶劑化結(jié)構(gòu)的不飽和水合陽離子結(jié)構(gòu)的特點。

這些特點不僅有利于深度抑制寄生反應(yīng)，包括正極的溶解和負極的鋅枝晶生長，而且有利于通過延遲析氧反應(yīng)（≈2.55 V vs Zn²⁺/Zn）和滯后析氫反應(yīng)（-1 V vs H⁺/H₂）擴大穩(wěn)定的電化學窗口。

圖2. HSE中的溶劑化結(jié)構(gòu)配置

因此，當與NaV₃O₈-H₂O（NVO）配對時，與2m ZnSO₄電解質(zhì)相比，采用水合鹽電解質(zhì)（HSE）的全電池表現(xiàn)出明顯改善的庫倫效率（CE）和穩(wěn)定性，這歸因于釩的溶解受到抑制。

此外，以六氰化鋅（ZnHCF）為正極的高壓AZMB充電到2.1V時，在1000次循環(huán)內(nèi)幾乎沒有容量衰減（在60 mA g^-1時為50 mAh g^-1），并產(chǎn)生了超過1.75V的平均工作電壓，同時在106.2 W kg^-1的功率密度下，能量密度高達≈88.5 Wh kg^-1。HSE優(yōu)異的電化學性能表明，它在防止AZMBs寄生反應(yīng)方面具有廣闊的前景，這是AZMBs進一步商業(yè)化的關(guān)鍵一步。

圖3. HSE的高壓特性

Triggering Zn²⁺ Unsaturated Hydration Structure via Hydrated Salt Electrolyte for High Voltage and Cycling Stable Rechargeable Aqueous Zn Battery. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202201599

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