许康/王春生等ACS Energy Lett.：里程碑！液化气电解液实现高效锌金属负极！

可充电锌金属电池（RZMBs）的实际应用受到Zn负极可逆性差的阻碍，这会导致库仑效率 (CE) 降低且锌枝晶生长在低温下会因电荷和传质动力学的恶化而恶化。

在此，美国陆军研究实验室许康研究员、Oleg Borodin，马里兰大学王春生教授及美国South 8科技公司Cyrus S. Rustomji等人展示了一种基于氟甲烷（CH₃F, FM）和二氟甲烷（CH₂F₂, DFM）混合物的液化气电解液（0.1 M Zn(TFSI)₂），该电解液在很宽的温度范围（-60~20 °C）内显示出优异的电导率（> 3.4 mS cm^-1）且实现高度可逆的锌循环。

在室温和-20°C下超过200次循环（>400 小时）均无短路行为，平均库伦效率（CE）大于99.3%，每个循环的锌利用率为20%。这是一个重要的里程碑，正在接近金属电池负极的商业需求。

图1. 不同温度下Zn金属在液化气电解液中的电化学性能

此外，当Zn与HNVO插层正极配对时，观察到基于该电解液的全电池异常高的比容量。作者对SEI和CEI的Zn金属形态和化学性质进行了彻底分析，以了解该电解液实现优异Zn可逆性和稳定的全电池性能的起源。

DFT计算表明，由于液化气电解液的分解，负极上形成了富含ZnF₂的中间相，从而使这种改进受益。这种概念具有很强的适应性，进一步研究（如电解液组成优化和容量衰减机制）可以实现不同温度下性能的进一步改进，这种独特的方法为高能RZMB以及其他可充电多价金属电池提供了一条有前途的途径。

图2. HNVO|Zn全电池中的电解液性能及正极循环的化学分析

High-Efficiency Zinc-Metal Anode Enabled by Liquefied Gas Electrolytes, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02084

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许康/王春生等ACS Energy Lett.：里程碑！液化气电解液实现高效锌金属负极！

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