王春生Angew：利用亲锌-疏锌界面层和间断氢键电解质实现高可逆水系锌电池

2023年10月29日下午5:40 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 14

水系锌电池具有高能量密度，但存在锌枝晶生长和低温性能差的问题。

美国马里兰大学王春生等人通过使用具有0.05 m SnCl₂添加剂的共晶7.6 m ZnCl₂ 水系电解质克服了这两个挑战，该电解质原位形成了亲锌/疏锌 Sn/Zn₅(OH)₈Cl₂•H₂O双层界面，并能够在低温下运行。

亲锌Sn可降低Zn沉积/剥离过电位并促进均匀镀Zn，而疏锌Zn₅(OH)₈Cl₂•H₂O顶层抑制Zn枝晶生长。由于溶剂化的Zn²⁺和Cl^–导致氢键网络变形，因此即使在 -70 °C下，共晶电解质也具有~0.8 mS cm^-1的高离子电导率。

因此，共晶电解质使Zn||Ti半电池在200次循环中具有>99.7% 的高库仑效率 (CE)，并使Zn||Zn电池稳定充放电500小时。

此外在3 mA cm^-2下具有 8 mV 的低过电位。而且，Zn||VOPO₄电池在-50 °C下循环200次后可保持>95%的容量和>99.9%的CE，并在-70 °C下保持20 °C下约30%的容量。

王春生Angew：利用亲锌-疏锌界面层和间断氢键电解质实现高可逆水系锌电池

图1. 半电池性能

王春生Angew：利用亲锌-疏锌界面层和间断氢键电解质实现高可逆水系锌电池

图2. Zn||VOPO₄电池性能

Highly reversible aqueous Zn batteries enabled by zincophilic-zincophobic interfacial layer and interrupted hydrogen bond electrolyte. Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202107378

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