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陳朝吉/王珊珊AM：離子液體充當(dāng)“水袋”實(shí)現(xiàn)60℃水系鋅金屬電池！

水系電解液中的水對金屬鋅（Zn）有很強(qiáng)的反應(yīng)性，特別是在侵蝕性運(yùn)行條件下，這仍然是水系鋅金屬電池（AZMBs）商業(yè)化的根本障礙。

圖1. 不同電解液的性能、溶劑化/脫溶劑化和鋅沉積化學(xué)的比較

武漢大學(xué)陳朝吉、南京林業(yè)大學(xué)王珊珊等報告了一種不溶于水的離子液體稀釋劑1-乙基-3-甲基咪唑鎓雙氟磺酰酰胺（EmimFSI），它可以通過充當(dāng)“水袋”，包封高度活性的H₂O主導(dǎo)的Zn²⁺溶劑化物，并保護(hù)它們免受寄生反應(yīng)的影響，從而顯著抑制水系電解液的水活性。

在鋅沉積過程中，陽離子Emim⁺和陰離子FSI-分別發(fā)揮了緩解尖端效應(yīng)和調(diào)節(jié)固體電解質(zhì)間相（SEI）的作用，從而有利于形成富無機(jī)物SEI保護(hù)的光滑鋅沉積層，并保證其高均勻性和穩(wěn)定性。

圖2. 半電池性能

結(jié)合離子液體固有優(yōu)點(diǎn)所賦予的化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性，這種離子液體結(jié)合的水系電解液（IL-AE）使Zn||Zn_0.25V₂O₅-nH₂O電池即使在60℃的挑戰(zhàn)性溫度下也能穩(wěn)定運(yùn)行（400次循環(huán)的容量保持率>85%）。

最后，作為一個附帶的但有實(shí)際價值的好處，離子液體的近零蒸氣壓性質(zhì)允許通過溫和和綠色的方法從廢電解液中有效地分離和回收高價值的成分，這為IL-AE在實(shí)現(xiàn)實(shí)用AZMB方面的可持續(xù)未來帶來了希望。

圖3. Zn||ZVO全電池性能

Ionic Liquid “Water Pocket” for Stable and Environment-Adaptable Aqueous Zinc Metal Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202210789

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