郭再萍等AFM：调整电解液溶剂化结构实现高性能锌离子电池

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郭再萍等AFM：调整电解液溶剂化结构实现高性能锌离子电池
水系锌离子电池(ZIB)的循环寿命受到正极溶解、水反应性和锌枝晶等显著挑战的限制。
澳大利亚卧龙岗大学郭再萍、Jianfeng Mao等人证明通过调整电解液溶剂化结构，可以同时解决电极和电解液的问题。
郭再萍等AFM：调整电解液溶剂化结构实现高性能锌离子电池
具体而言，阻燃磷酸三乙酯（TEP）被证明是一种在非水/水混合电解液中具有强溶剂化能力的助溶剂。TEP具有比H2O（18 kcal mol-1）更高的供体数（26 kcal mol-1），更倾向于在Zn2+周围形成TEP占据的内部溶剂化鞘，并与H2O形成强氢键。
TEP配位电解液结构可以抑制 H2O与V2O5的反应性，并在锌负极上形成坚固的聚合物-无机界面（poly-ZnP2O6和 ZnF2），有效防止枝晶生长和寄生水反应。
采用这种优化的电解液，Zn/Cu电池的平均库仑效率高达99.5%，而具有低容量比Zn:V2O5 (2:1) 和贫电解液 (11.5 g Ah−1) 的全电池可在5 A g-1下循环超过 1000次，可逆容量为250 mAh g-1。这项研究强调了成功的电解液调节策略对于开发高性能和实用的ZIBs的前景。
郭再萍等AFM：调整电解液溶剂化结构实现高性能锌离子电池
图1 电解液溶剂化结构及其对V2O5溶解的影响
郭再萍等AFM：调整电解液溶剂化结构实现高性能锌离子电池
图2 V2O5电极在不同电流密度下的电化学性能
Tuning the Electrolyte Solvation Structure to Suppress Cathode Dissolution, Water Reactivity, and Zn Dendrite Growth in Zinc-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202104281

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