研究概述

水溶液在冷却过程中经历结晶或玻璃化，但这种分岔的机制尚不清楚。

暨南大学麦文杰教授、北京纳米能源与系统研究所王中林院士等人提出了一种熵驱动的玻璃化液体(EDGFL)作为开发防冻电解质的一个有吸引力的概念。通过调节局部结构顺序，对玻璃化转变温度(Tg)进行精细调节，避免了能量驱动的冰结晶，进入了熵驱动的玻璃化转变，这在理论上可以用水的四面体熵与离子对相关熵的竞争效应来解释。该EDGFL具有-128℃的低Tg和+145℃的高沸点，能够在-95℃~+120℃的超宽温度范围内实现稳定的能量存储，在-95℃下实现优越的交流线性滤波功能，有助于提高水性锌离子电池的超低温性能。这种特殊的电解质将为开发适应寒冷环境的防冻储能系统提供理论和实践方向。相关工作以《Tailoring tetrahedral and pair-correlation entropies of glass-forming liquids for energy storage applications at ultralow temperatures》为题在《Nature Communications》上发表论文。

值得注意的是，从Peer review文件可以看到，该研究工作受到了审稿人的好评！该研究提出了一种制备熵驱动玻璃形成液(EDGFL)的策略，并展示了该材料在防冻电解质中的潜在应用。这种材料是通过在水-CsAc混合物中选择适当的盐浓度来实现的，可以用于超低温下储能器件(超级电容器：-95℃~+120℃；锌离子电池：-50℃~+70℃)。审稿人也是连续用了 valuable、very interesting、potentially useful等词语表达对研究工作的赞赏。

图文解读

图1 设计Tg为-128℃的熵驱动玻璃形成液图2 原位变温表征

图2 原位变温表征

图3 分子动力学模拟

图4 宽温储能应用

图5 将PEDOT应用于室温和低温交流线路滤波器

文献信息

Tailoring tetrahedral and pair-correlation entropies of glass-forming liquids for energy storage applications at ultralow temperatures，Nature Communications，2024.

https://www.nature.com/articles/s41467-024-54449-x