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王春生Angew：利用親鋅-疏鋅界面層和間斷氫鍵電解質(zhì)實現(xiàn)高可逆水系鋅電池

水系鋅電池具有高能量密度，但存在鋅枝晶生長和低溫性能差的問題。

美國馬里蘭大學王春生等人通過使用具有0.05 m SnCl₂添加劑的共晶7.6 m ZnCl₂ 水系電解質(zhì)克服了這兩個挑戰(zhàn)，該電解質(zhì)原位形成了親鋅/疏鋅 Sn/Zn₅(OH)₈Cl₂?H₂O雙層界面，并能夠在低溫下運行。

親鋅Sn可降低Zn沉積/剝離過電位并促進均勻鍍Zn，而疏鋅Zn₅(OH)₈Cl₂?H₂O頂層抑制Zn枝晶生長。由于溶劑化的Zn²⁺和Cl^–導致氫鍵網(wǎng)絡(luò)變形，因此即使在 -70 °C下，共晶電解質(zhì)也具有~0.8 mS cm^-1的高離子電導率。

因此，共晶電解質(zhì)使Zn||Ti半電池在200次循環(huán)中具有>99.7% 的高庫侖效率 (CE)，并使Zn||Zn電池穩(wěn)定充放電500小時。

此外在3 mA cm^-2下具有 8 mV 的低過電位。而且，Zn||VOPO₄電池在-50 °C下循環(huán)200次后可保持>95%的容量和>99.9%的CE，并在-70 °C下保持20 °C下約30%的容量。

王春生Angew：利用親鋅-疏鋅界面層和間斷氫鍵電解質(zhì)實現(xiàn)高可逆水系鋅電池

圖1. 半電池性能

王春生Angew：利用親鋅-疏鋅界面層和間斷氫鍵電解質(zhì)實現(xiàn)高可逆水系鋅電池

圖2. Zn||VOPO₄電池性能

Highly reversible aqueous Zn batteries enabled by zincophilic-zincophobic interfacial layer and interrupted hydrogen bond electrolyte. Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202107378

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