水系电解质具有低电压窗口(1.23 V)和易发生析氢反应和阴极溶解等副反应，影响了水基金属离子电池的高安全性和低成本的优点。

近日，昆士兰科技大学Ting Liao，Ziqi Sun，昆士兰大学Hong Peng在水溶液中引入邻苯二酚(CAT)，启动了外球电子转移机制来抑制水的反应活性，获得了3.24 V的电化学窗口。

文章要点

1）在典型的锌离子电池中，外球电子在几何有利的位置从CAT跳跃到锌离子-H₂O，并在溶剂化分子之间跳跃，而不像内球电子转移那样断裂或形成化学键。激发态π−π堆积进一步导致外球电子在电解液/电极界面发生转移。

2）这种高压电解液可以实现比通常的水电解液高两倍的工作电压，并为V₂O₅基水锌离子全电池提供几乎最高的能量密度和功率密度。锌//锌对称电池的寿命为4000 h，锌//V₂O₅全电池在1 A g^-1和2.4V输出电压下进行3000次循环后，能量密度达到−380 W h kg⁻¹，容量保持率达到92%。

这种外球电子转移策略为设计高压水系电解质铺平了道路。

参考文献

Fan Zhang, et al, Outer Sphere Electron Transfer Enabling High-Voltage Aqueous Electrolytes, J. Am. Chem. Soc., 2024

https://doi.org/10.1021/jacs.4c01188