锌离子电池（ZIBs）被认为是一种可行的电网级储能候选者，具有高容量、高安全性和低成本的特点，但它的发展受到锌负极侧不良枝晶生长和寄生反应的严重阻碍。 电解质的组成对ZIBs性能的提高至关重要。传统电解质无法满足ZIBs快速充电和宽温度工作日益增长的要求。尽管（局部）高浓度电解质和添加高供体数添加剂的低浓度电解质取得了巨大成就，但它们仍然面临着离子电导率低、成本高和Zn2+脱溶剂动力学缓慢的挑战。因此，弱溶剂化电解质（WSEs）被提出来改进上述缺点，近年来引起了人们的强烈研究热情。
近日，中山大学Xihong Lu，贵阳学院Yi Wang，五邑大学Fuxin Wang， Xuefeng Shang综述分析了WSEs的功能、设计标准和最新进展，并对该领域的未来发展方向进行了展望。这些见解将有利于下一代高性能ZIB的开发。
文章要点
1）与HCE、LHCE以及具有高DN和高ε有机共溶剂的电解质相比，WSE具有不同的溶剂化环境。作者系统地总结了WSEs在改善ZIBs性能方面的作用，揭示了WSEs的设计标准，并回顾了WSEs开发的最新进展。 Zn2+与溶剂和阴离子相互作用之间的平衡是构建WSEs的关键因素。值得注意的是，本概念中提到的WSEs设计策略可应用于其他系统，例如Na，K和Mg电池。
2）尽管WSEs取得了长足的进步，但该领域仍然缺乏一些基本理解。进一步的研究应能为以下正在面临的挑战提供更多的见解。i）需要探索特定结合能与溶剂化配位结构之间的精确相关性，并迫切需要建立一致的结合能标准。 Zn2+与配位溶剂的结合能不合适会影响溶剂化结构的解离和溶解。ii）应尽可能全面地涵盖影响电解质溶剂化结构的因素，包括阳离子和阴离子的类型、结合能、溶剂化/脱溶剂化过程的活化能、溶剂的化学结构和固有化学相互作用。iii）对SEI和阳极处Zn2+传输过程的深入理解以及Zn2+溶剂化/脱溶剂化过程的原位微观可视化模式仍不清楚，这可能需要采用新发明的表征技术。 相信在以上问题得到解决之后，将会出现开发高性能ZIB的新策略，从而为其广泛应用带来美好的前景。
参考文献
Diyu Xu, et al, Constructing Weakly Solvating Electrolytes for Next-Generation Zn-ion Batteries, Energy Environ. Sci., 2024
DOI: 10.1039/D4EE03209H
