晏成林/钱涛Nano Letters：新型动态“固-液”互转换电解质

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晏成林/钱涛Nano Letters：新型动态“固-液”互转换电解质
由于在高电流密度下加速枝晶形成，水系高倍率锌金属电池（ZMBs）的实际应用受到限制。迫切需要找到一种电解质，它不仅具有机械刚性以抑制枝晶，而且不会牺牲离子电导率和界面相容性。
苏州大学晏成林、南通大学钱涛等提出了一种基于非牛顿流体的新型动态“固液”可相互转换的电解质（NNFE）。

晏成林/钱涛Nano Letters：新型动态“固-液”互转换电解质

图1. NNFE的作用示意和表征
NNFE的流动性特性使其具有快速的电化学动力学和优异的界面相容性，并且剪切增厚的NNFE的流动性和刚性行为可以根据Zn生长速率可逆地切换。
当Zn在电极上的局部沉积不均匀时，NNFE会响应并在Zn生长速度较快的区域发生机械硬化，以抑制枝晶生长的局部增加，这在理论上通过机械有限元模拟和原位光学显微镜得到证实（FES）。

晏成林/钱涛Nano Letters：新型动态“固-液”互转换电解质

图2. 对称电池性能
因此，结合水性流体的已知特性和NNFE的剪切增稠性，即使在50 mA cm-2的电流密度下，NNFE也能使锌对称电池在20000次循环中可逆且稳定地运行。对于Zn//Na5V12O32(NVO)全电池，NNFE还实现了5 A g-1下5000个周期的长循环。预计动态固液电解质的概念将为锌金属和其他金属电极的保护带来新的启示。

晏成林/钱涛Nano Letters：新型动态“固-液”互转换电解质

图3. 全电池性能

New Type of Dynamically “Solid-Liquid” Interconvertible Electrolyte for High-Rate Zn Metal Battery. Nano Letters 2022. DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c00065

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