四单位联合JEC：温度反转实现低温锌离子电池

低温条件下由于容易冷冻的电解质和严重的锌枝晶生长，水系锌离子电池(ZIBs)很难实现优异的电化学性能。

在此，哈尔滨工业大学王振波，厦门理工学院罗浩，广西科技大学刘宝生，华侨大学阙兰芳等人提出了一种具有低凝固点和高离子电导率的水系电解质。结合分子动力学模拟和多尺度界面分析，观察到V₂O₅正极和Zn负极的温度依赖性是相反的。在低温下，受电解液溶剂化结构的支配，钒的溶解/穿梭受到显着抑制，并且这种电化学串扰抑制了锌枝晶的生长，从而表现出异常的温度反转效应。结果显示，所设计的Zn||V₂O₅全电池具有优异的低T性能，在-20℃下循环9500次（工作超过2500小时）后仍保持近99%的容量保持率。

图1. 电池性能

总之，该工作提出了一种适用于低T水系ZIBs的电解质。该电解质具有较低的负静电电位(ESP)，在- 40℃时具有较低的凝固点和较高的离子电导率，表现出阴离子参与的溶剂化结构。由于在- 20℃时比在25℃时的腐蚀和析氢少，因此2.5 M Zn(ClO₄)₂基ZIBs中的锌负极表现出温度逆效应。

此外，V₂O₅正极在循环过程中发生溶解、穿梭进而沉积在Zn负极上，导致室温下全电池容量迅速衰减。而在- 20°C的Zn负极上，V₂O₅正极的析氢、溶解和穿梭效应可被有效抑制。因此，该电解质在0.1 A g ^-1时表现出202 mAh g ^-1的高容量，并在- 20℃下工作9500次(超过2500 h)后具有99%的容量保持率。

图2. 界面稳定性

Temperature inversion enables superior stability for low-temperature Zn-ion batteries, Journal of Energy Chemistry 2023 DOI: 10.1016/j.jechem.2023.12.019

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