陶善文EnSM: “过饱和凝胶电解质”实现高度稳定水系 Zn-MnO2电池

前期研究表明，去溶剂化电解质具有强大的特性，可用于开发稳定的水系电池。目前Zn-MnO₂作为一种商用电池，对极端气候下的工作能力以及对过热、过充等事件的响应能力需求很大。

图1. OSGE的特性表征

在此，英国华威大学陶善文教授等人使用具有成本效益的醋酸盐和聚丙烯酸（PAA）在 75℃下制备的“过饱和凝胶电解质”（OSGE），成功开发出一种具有高能量密度和良好循环性能的水性Zn-MnO₂电池。

OSGE的电化学稳定窗口在室温下扩展到3.45 V，并且能够在高达80℃的温度下保持该窗口，且在室温下为OSGE的离子电导率为3.74×10^-3 S•cm^-1。

图2. MnO₂正极在OSGE中的反应机理

分子动力学 (MD) 模拟用于研究接触的阳离子溶剂化鞘，可用于解释醋酸盐 OSGE的优异稳定性。在使用该电解质时，在室温下电池表现出高可逆性，在Zn金属电极上剥离/电镀600小时没有形成枝晶。

在过充工作电压（2.0 V）下电池成功运行了2000次循环。该研究不仅克服了与盐类溶解度相关的限制，而且为开发高度稳定的水性Zn-MnO₂电池提供了可行的途径。

图3. OSGE基Zn-MnO₂电池在高温下的性能

Acetate-based ‘oversaturated gel electrolyte’ enabling highly stable aqueous Zn-MnO₂ battery, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.033

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陶善文EnSM: “过饱和凝胶电解质”实现高度稳定水系 Zn-MnO2电池

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