北航李彬/李松梅AEM：高压水系锌电池，循环1000圈无容量衰减！

传统水系电解质中类似海洋的自由水限制了工作电压，并诱发了可充锌金属电池（AZMBs）的寄生反应。

北京航空航天大学李彬、李松梅等提出了一种水合盐电解质（HSE），它可以抑制自由水的存在并引发不饱和水合结构（Zn(H₂O)_n²⁺，n<6），以规避锌负极和正极上发生的寄生反应并提高分解电压（至≈2.55 V vs Zn²⁺/Zn）。

图1. HSE的制备及理化性质

由于SO₄^2-对降解的高稳定性和可控的水分子数量，这里水合硫酸盐被选为电解质的来源。基于精心设计的成分，水合盐基电解质表现出没有自由水、可实现的相变温度（Tt）以及具有接触离子对（CIP）和超接触离子对（SCIP）溶剂化结构的不饱和水合阳离子结构的特点。

这些特点不仅有利于深度抑制寄生反应，包括正极的溶解和负极的锌枝晶生长，而且有利于通过延迟析氧反应（≈2.55 V vs Zn²⁺/Zn）和滞后析氢反应（-1 V vs H⁺/H₂）扩大稳定的电化学窗口。

图2. HSE中的溶剂化结构配置

因此，当与NaV₃O₈-H₂O（NVO）配对时，与2m ZnSO₄电解质相比，采用水合盐电解质（HSE）的全电池表现出明显改善的库伦效率（CE）和稳定性，这归因于钒的溶解受到抑制。

此外，以六氰化锌（ZnHCF）为正极的高压AZMB充电到2.1V时，在1000次循环内几乎没有容量衰减（在60 mA g^-1时为50 mAh g^-1），并产生了超过1.75V的平均工作电压，同时在106.2 W kg^-1的功率密度下，能量密度高达≈88.5 Wh kg^-1。HSE优异的电化学性能表明，它在防止AZMBs寄生反应方面具有广阔的前景，这是AZMBs进一步商业化的关键一步。

图3. HSE的高压特性

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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