可充电水系电池因其成本低、固有安全、环境友好等优点，在大规模储能领域具有广阔的应用前景。这其中，得益于NH₄⁺的快速扩散动力学，水系氨离子电池（AAIBs）正在兴起。然而，考虑到许多电极材料在水环境中的不稳定性，获得稳定的、具有较高输出电压的AAIB仍然是一个挑战。

近日，德国乌尔姆亥姆霍兹研究所Stefano Passerini，Alberto Varzi研究了高浓度(5.8m) (NH₄)₂SO₄水溶液（HCE），并将其用作AAIBs的电解液。

文章要点

1）研究人员通过经典的分子动力学模拟和SWAXS分析，全面了解了这种浓缩液的溶剂化结构，并与LCE进行了比较。HCE提供了更大的ESW，使得NH₄⁺能够高度可逆地插入/去除N-CuHCF正极和PTCDI负极。

2）XANES结果表明，在NH₄⁺吸收/释放过程中，Fe²⁺-CN-/Fe³⁺-CN-发生了可逆氧化还原反应。此外，浓电解液使N-CuHCF正极和PTCDI负极能够稳定的长时间循环，这归因于活性物质的较少溶解。

3）研究人员组装和测试了PTCDI//N-CuHCF全电池，其显示出高容量保持率(1000次循环72%)、相当大的CE(99.2%)和高平均输出电压(约1 V)。

参考文献

Jin Han, et al, Concentrated electrolytes enabling stable aqueous ammonium-ion batteries, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202201877

https://doi.org/10.1002/adma.202201877