研究概述

利用有机溶剂作为共溶剂或添加剂的混合电解质为低温水系锌离子电池（ZIBs）带来了巨大的前景。然而，混合电解质的纳米结构很少被研究，特别是原子溶剂化结构和电池性能之间的关系。

在此，中国科学院大连化学物理研究所陈忠伟团队对杂化电解质的纳米结构进行了系统研究并提出了双连续相电解质（BPE）的新概念。研究显示，通过仔细调节H2O和有机溶剂的体积比，获得了具有三维互穿水相和有机相的BPE，其提供了0.68的Zn2+转移数和快速脱溶剂动力学。此外，BPE具有平衡良好的富含有机溶剂的溶剂鞘和涉及阴离子的溶剂鞘，并产生均匀的原位固态电解质界面。

基于此，BPE在-20 °C下可提供约4700小时的超长循环稳定性，并在-60 °C的超低温下具有高稳定性。此外，Zn‖V2O5电池在-60 °C下可保持100%的容量，在高质量负载（14 mg cm−2）、贫电解质条件（E/C比=8.7μL mA−1 h−1）和有限的锌供应（N/P比=2.55）下可稳定循环2000多次。

图文解读

图1. 溶剂化结构和分子间相互作用

图2. 电池性能

文献信息

Bicontinuous-phase electrolyte for a highly reversible Zn metal anode working at ultralow temperature,Energy & Environmental Science2024 DOI: 10.1039/d4ee02815e