2000小时!南洋理工大学魏磊,Angew!

华算科技 2025-01-21 23:32:36

由于其优异的可靠性、低成本和环境友好性,水性锌离子电池(AZIB)在智能设备和城市的移动和固定储能方面具有广阔的前景。然而,目前的挑战,如负极枝晶生长、正极溶解和副反应,阻碍了AZIB的实际应用。

在此,南洋理工大学魏磊团队开发了一种低浓度高熵(HE)电解质。即通过引入多种阴离子参与协调,形成高度无序的溶剂化壳。

研究显示,这种结构打破了水分子间的氢键网络,抑制了锌负极上的界面副反应,从而减少了锌枝晶的形成。这种高熵电解质显著降低了锌离子的溶剂化能,增强了锌离子的扩散动力学,促进了均匀的锌沉积,提高了电极界面的稳定性。

基于此,使用HE-50mM电解质的Zn||Zn对称电池中,循环稳定性超过2000小时,展示了极低的过电位。全电池在低温下(-20°C)仍表现出优异的循环性能,展示了高熵电解质在极端条件下的抗冻特性和高效能。

图1. 电解质设计思路

总之,该工作提出了一种低浓度的高熵(HE)电解质策略。具体而言,作者通过引入多种阴离子形成复杂且高度无序的溶剂化结构,以提高锌离子扩散动力学和电极界面稳定性,显著延长水系锌离子电池的循环寿命,并在低温下依然保持优异的电化学性能,为开发低成本、高安全性、高性能的水系电池提供了新的思路。

图2. 电池性能

High‐Entropy Electrolytes with High Disordered Solvation Structures for Ultra‐Stable Zinc Metal Anodes, Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202422395

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