可充电锌基电池在成本、安全性、可扩展性都很重要的储能应用中找到了自己的位置,但由于缺乏合适的电解质来稳定锌阳极,它们受到性能快速下降的困扰。
在此,阿尔伯塔大学Xiaolei Wang报道了一种竞争性配位结构,可形成具有配体-阳离子-阴离子簇的独特的四元水合共晶电解质。
文章要点
1)实验和计算结果表明,竞争组分可以进入Zn2+离子的初始初级配位层,部分取代Lewis碱性共晶配体,增强阳离子-阴离子相互作用。
2)作为氢键供体受体的竞争性共晶与水之间诱导的水合缺陷复合物也拓宽了电化学窗口并限制了自由水活性。改变的配位进一步导致强大的杂化有机-无机富集固体电解质界面,从而实现钝化表面并抑制枝晶生长。
3)值得注意的是,锌有机电池获得了 8000 次循环的稳定镀锌/剥离,库仑效率高达 99.6%,循环寿命长达 10000 次。即使在恶劣的条件下(小N/P比、低温),竞争性共晶电解液带来的利润仍然非常突出。
这种利用具有竞争性协调的共晶电解质的设计原理提供了一种提高电池性能的新方法。
参考文献
Wenjing Deng, et al, Competitive Coordination Structure Regulation in Deep Eutectic Electrolyte for Stable Zinc Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202316499
DOI:10.1002/anie.202316499
https://doi.org/10.1002/anie.202316499