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研究概述

為了應對水系鋅基電池中低放電平臺（< 1.5 V）的挑戰，人們研究了高濃度鹽，因為它們具有寬電化學窗口（~3 V）。

然而，這些電解液主要是防止負極的析氫和枝晶生長，沒有顯著提高電壓性能。

基于此，2024年10月16日，鄭州大學周震教授/Li Song、清華大學曲良體教授、中國科學院力學研究所劉峰副研究員在國際期刊Angewandte Chemie International Edition發表題為《Solvent Polarity-Induced Regulation of Cation Solvation Sheaths for High-Voltage Zinc-Based Batteries with a 1.94 V Discharge Platform》的研究論文。

在此，研究人員介紹了一種通過調節溶劑極性來調節混合電解液中陽離子溶劑化鞘，降低Zn/Zn²⁺氧化電位和水活度的方法。

通過二甲基亞砜和水之間的強陽離子-水配位和氫鍵作用，設計的電解液在低濃度下實現了比傳統濃電解液更寬的電化學窗口（4 V）。

研究表明，使用這種電解液，Zn/Zn電池的循環壽命達到了驚人的4340次，而Zn/錳酸鋰電池則實現了超過1.9 V的高放電平臺，且具有優異的循環穩定性。

采用聚乙烯醇基混合電解液的鋅基微電池也實現了創紀錄的1.94V高放電平臺。

這項工作為開發用于高性能可持續儲能的低濃度電解液提供了一種有前途的策略。

圖文解讀

圖1：電解液的物理和電化學特性

圖2：機理分析

圖3：MBs的電化學性能

文獻信息

Solvent Polarity-Induced Regulation of Cation Solvation Sheaths for High-Voltage Zinc-Based Batteries with a 1.94 V Discharge Platform,?Angewandte Chemie International Edition,?2024.

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