EES：盐包水电解液并不一定有助于提高锌负极效率

可充水系锌金属电池由于其高能量密度、低成本和不易燃性而成为有前途的电网存储系统。然而，由于枝晶的形成和充放电循环过程中同时发生的水分解，锌金属负极有很大的局限性。

这两个过程都对库仑效率（CE）和长期循环稳定性产生负面影响。此前曾提出盐包水（WIS）电解液来解决这些挑战，使锌金属负极的循环稳定性得到了改善。

虽然WIS电解液有助于提高CE，但它们需要大量的盐（通常是有毒的），并且粘度急剧增加，这反过来又限制了它们的传输特性、充放电速率和在先进锌电池中的可用性。

图1. 醋酸锌-K溶液在室温下的物理化学特性

苏黎世联邦理工学院Maria R. Lukatskaya 等研究了电解液的WIS设计是否总是对循环的锌负极最有利，或者是否可以用非WIS电解液实现同等甚至更有前景的性能。

先前的研究表明，锌的沉积和剥离效率受到Zn离子配位环境的强烈影响，而这种配位环境又受到电解液形态的影响。然而，许多文献中考虑的主要参数与电解液浓度有关，在WIS条件下，阴离子被迫进入锌的配位圈。同时，众所周知，如果阴离子的配位能力高于水的配位能力，即使在水包盐溶液中也可以实现阳离子的富水配位。

在此，作者研究了电解液浓度如何影响锌离子在混合阳离子乙酸盐溶液中的局部配位，以及改性电解液形态如何影响电解液的物理化学特性和Zn沉积/剥离效率。选择乙酸盐是因为乙酸盐阴离子对过渡金属离子有很强的配位能力（相对于水），成本低，对环境友好。

图2. 循环伏安测试

结果表明，使用WIS系统本身不一定能提高锌电池的效率，在锌电池的电解液工程中应考虑阴离子和支持阳离子的作用。

对于所研究的电解液系列（Zn_0.2K_0.8OAc_1.2 nH₂O），作者证明在水与阳离子比例为n=10时，已经在Zn周围观察到类似WIS的配位环境，这使得能够实现与更稀或更浓（WIS）的方案相当的高CE（99.8%）和倍率性能。

重要的是，这项工作提供了全面的电解液表征，并将其结构和物理化学特性与电化学性能联系起来。此外，除了对建模结果进行广泛的验证外，作者还发现并讨论了WIS双盐水系乙酸盐电解液与先前报告的定量差异。

图3. Zn_0.2K_0.8OAc_1.2 nH₂O的电化学特性与水/阳离子比 “n “的关系

Creating water-in-salt-like environment using coordinating anions in non-concentrated aqueous electrolytes for efficient Zn batteries. Energy & Environmental Science 2023. DOI: 10.1039/d3ee00205e

原创文章，作者：科研小搬砖，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/07/3e42e52eed/

​EES：盐包水电解液并不一定有助于提高锌负极效率

相关推荐

发表回复

EES：盐包水电解液并不一定有助于提高锌负极效率