上硅所刘宇/杨程EnSM：超稳定！锌离子电池循环寿命超3万圈！

具有高比容量的钒基正极在水系锌离子电池中引起了广泛关注。开发钒基正极的主要障碍是钒的溶解、结构退化、正极电解质界面（CEI）的不稳定性和水系电解液中的寄生反应。

中科院上海硅酸盐研究所刘宇、杨程等首次提出了一种新型的超低水活性电解液，解决了上述所有问题。

图1. 电解液的溶剂化结构表征

具体而言，这是通过引入本质上不易燃的磷酸三甲酯（TMP）作为惰性稀释剂实现的。这种独特的电解液设计与以前的高浓度水系电解液报告有着根本的不同。首先，在这种超低水活性的电解液中，大部分水分子被高浓度的ZnCl₂团簇溶剂化，只剩下2.5%的溶剂化水分子可以相互协调，因此水的分解和钒的溶解被明显抑制了。

其次，高浓度的ZnCl₂-H₂O团簇惰性地被稀释剂TMP所包围，也使得CEI成分在水中的溶解度降低，这有利于形成稳定的CEI。通过这种设计，在V₆O₁₃正极表面形成了高度坚固稳定的CEI，这可以有效防止钒的溶解，阻断正极和电解液之间的水穿梭。

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图2. CEI的表征

因此，通过采用超低水活性（UWA）电解液的独特溶剂化结构，V₆O₁₃正极在1 A g^-1的条件下，经过3 000次循环后表现出99.43%容量保持率的特殊稳定性，并创造了锌离子电池30000次循环寿命的新纪录（10 A g^-1，容量保持率为90.34%），甚至达到了超级电容器的水平（∼100000次）。

因此，这项工作提供了一种有前景的超低水活性电解液，它使钒基正极具有持久的循环性能，以用于锌离子电池。

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图3. 基于UWA的V₆O₁₃正极的电化学性能

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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