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郭再萍院士團隊，再發(fā)EES：-60至60℃寬溫，8000次長循環(huán)！

第一作者：Ruizhi Zhang

通訊作者：郭再萍，Sailin Liu，Qiong Cai

通訊單位：澳大利亞阿德萊德大學(xué)，英國薩里大學(xué)

論文速覽

水系鋅離子電池（AZIB）是電網(wǎng)規(guī)模能量存儲的重要選擇，但它面臨著寄生水相關(guān)反應(yīng)和有限的工作溫度范圍的挑戰(zhàn)。用強溶劑化共溶劑替代Zn²⁺溶劑鞘中的H₂O分子可以有效地抑制水相關(guān)的副反應(yīng)。然而，過度的Zn²⁺?共溶劑相互作用可能導(dǎo)致脫溶劑化活化能（E_a）增大，共溶劑的分解可能引入非離子導(dǎo)電的固體電解質(zhì)界面（SEI）物種。

因此，研究者提出了一種采用二乙二醇二甲醚（G2）作為軟共溶劑的弱溶劑化電解液。

G2具有適度的Gutmann供體數(shù)（19 kcal mol^?1）和低介電常數(shù)（7.4），這減少了溶劑鞘中水的存在并增強了Zn²⁺?陰離子的相互作用。這種電解液實現(xiàn)了最佳的Ea和在鋅陽極上形成了堅固的陰離子衍生SEI（ZnS-ZnSO₃-ZnF₂），允許超過7500小時的高度可逆的鋅沉積/剝離。

強G2?H₂O相互作用使G2能夠結(jié)合自由H₂O并重構(gòu)氫鍵網(wǎng)絡(luò)，這防止了水的分解并拓寬了電解液的工作溫度范圍（?60°C至60°C）。Zn//KV₁₂O_30?y·nH₂O（KVOH）全電池在室溫下5.0 A g^?1的8000個循環(huán)后提供了91.2%的高容量保持率。

它還在?45°C的4000個循環(huán)（0.1 A g^?1）和60°C的1200個循環(huán)（5.0 A g^?1）分別實現(xiàn)了82.9%和86.5%的容量保持率。這項工作優(yōu)化了AZIBs的界面化學(xué)和溫度適應(yīng)性，為設(shè)計實際應(yīng)用的弱溶劑化水系電解液提供了指導(dǎo)。

圖文導(dǎo)讀