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【锌电】南京工业大学吴宇平EES：低成本双位氢键电解质助力锌电池高倍率低温应用

时间：2023-09-12 来源： 浏览：

【锌电】南京工业大学吴宇平EES：低成本双位氢键电解质助力锌电池高倍率低温应用

NavyLIu 能源技术情报
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水性锌离子电池（ AZIB ）由于其高安全性、低成本和环境友好性，在大规模储能方面具有巨大前景。然而，其在低温下会冷冻含水电解质。
在此，南京工业大学吴宇平、首都师范大学 Han Peng 报道了一种低成本、安全、高介电常数的共溶剂（甲酰胺（ FA ）），其作为氢键受体和供体，并与廉价的锌盐（乙酸锌）一起引入，使该混合电解质在冷冻环境下具有低于 -40 ℃的低凝固点和高离子电导率。
本文要点：
1)   实验和理论计算表明， FA 可以有效地将水分子锚定在双位点氢键相互作用构型中，并中断原有的氢键网络，以及限制自由水的活性，从而显著降低电解质的冰点，减少析氢反应的发生。此外， FA 和 Zn 2+ 之间的强配位相互作用可以调节 Zn 2+ 的溶剂化结构，取代 Zn 2+ 溶剂化鞘中的水，实现均匀的 Zn 沉积，避免枝晶的形成，抑制 Zn 表面的腐蚀。
2)   在– 30 ℃的 Zn||Zn 对称电池中，作者在 0.5 mA cm –2 下实现了 9500 小时的超长循环寿命，并在 Zn||Cu 不对称电池中实现了 99.91% 的高库仑效率。此外，采用所设计电解液的 Zn||PANI 电池在– 30 ℃下具有超稳定的可逆容量和优异倍率性能。即使在 -40 ℃下， Zn||PANI 电池也能在 5 A g -1 下以 80mAh g -1 的容量循环 6000 次。

参考文献：
Chaolin You et.al Inexpensive Electrolyte with Double-site Hydrogen Bonding and Regulated Zn2+ Solvation Structure for Aqueous Zn-Ion Batteries Capable of High-rate and Ultra-long Low-Temperature Operation EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE01741A
https://doi.org/10.1039/D3EE01741A

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