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研究概述

用于储能的资源丰富的Ca²⁺离子可以赋予电池低成本和高能量的优点，但仍然受到Ca²⁺沉积/剥离和(脱)插层的阻碍。

基于此，2024年10月27日，广东工业大学李成超教授/唐永超副教授在国际期刊Advanced Energy Materials发表题为《Bridging Zn²⁺/Ca²⁺-Storage Chemistries by Hetero-Solvation Electrolyte toward High-Voltage Ca²⁺-Based Hybrid Batteries》的研究论文。

在此，研究人员通过桥接Zn²⁺/Ca²⁺存储化学，初步在异质溶剂化电解液（HSE）中实现了高压稳定的Ca²⁺基混合电池（CHB）。

具有[Ca²⁺(H₂O)(乙腈)(CF₃SO₃)⁻]异质溶剂单元的HSE，不仅可以实现可逆的原位Zn剥离/沉积，以避免非剥离/沉积型负极对Ca²⁺存储的低容量/高电位限制，而且有效克服了通常在传统有机电解液中发生的动力学缓慢的Ca²⁺（脱）插层。

Ca²⁺离子的静电屏蔽效应协同富含乙腈的贫水负极界面在促进高度可逆的Zn剥离/沉积方面发挥了有益作用。

此外，异质溶剂单元中水分子的润滑/屏蔽特性有效促进了Ca²⁺/Zn²⁺的共插入KNiMnPB/G正极和从KNiMnPB/G正极中脱出。

因此，HSE提供了超过1600小时的持久Zn剥离/沉积，赋予了KNiMnPB/G//Zn电池在0.1 A g⁻¹下高达1.85 V的高运行电压，并在1 A g⁻¹下展示了超过400次循环的稳定性，优于大多数具有非剥离/沉积型负极的水系Ca²⁺基电池。

这项工作通过桥接Zn²⁺/Ca²⁺存储化学，为开发高压水系CHBs提供了新思路，这将推动其他高能量多价离子电池的发展。

图文解读

图1：Ca²⁺基电解液的表征

图2：Zn//Zn对称电池和Cu//Zn电池的电化学性能

图3： Ca²⁺混合电池中KNiMnPB/G正极的电化学性能及存储机理

文献信息

Bridging Zn²⁺/Ca²⁺-Storage Chemistries by Hetero-Solvation Electrolyte toward High-Voltage Ca²⁺-Based Hybrid Batteries, Advanced Energy Materials, 2024.

原创文章，作者：zhan1，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2024/11/02/e8e7356f63/

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