电解质结冰和有限的正极低温容量是水系电池无法在低温运行的主要原因。

近日，澳大利亚伍伦贡大学侴术雷教授，南开大学梁静副教授报道了2 M Zn(CF₃SO₃)₂水溶液具有−34.1°C的低冰点，同时，在−30 °C时的离子电导率高达4.47 mS cm⁻¹，这使得开发的水系Zn||V₂O₅电池能够在低温下正常工作。

文章要点

1）研究人员通过理论计算和光谱研究证实了阴离子的性质与电解质凝固点之间的基本关系：阴离子的静电作用越强，Zn²⁺−阴离子相互作用越弱，Zn−水的配位数越高，分子动力学模拟（MD）中的H键数越小，傅立叶变换红外光谱（FTIR）中的H键强度越低，整个电解质的凝固点越低。

2）实验结果显示，基于低冰点的2M Zn(CF₃SO₃)₂电解液，非晶态V₂O₅正极在低温下具有优异的容量，这得益于水合离子插入的快速动力学。同时，开发的低温Zn||V₂O₅电池表现出优异的循环性能，在−30 °C时的比容量为285.0 mAh g⁻¹，1000次循环后的容量保持率为81.7%。

研究工作表明，基于Zn(CF₃SO₃)₂电解液的Zn|V₂O₅电池是一种极有前途的低温储能技术，有望为LTZBs的低温电解液设计和合成策略提供新的思路。

参考文献

Qiu Zhang, et al, Chaotropic Anion and Fast-Kinetics Cathode Enabling Low-Temperature Aqueous Zn Batteries, ACS Energy Lett. 2021

DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01054

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01054