硕士生一作！-80℃！南通大学，Nature子刊！

顶刊收割机 · 公众号 · · 2024-12-19 07:50

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电解质技术的突破是推动电池革命向前发展的关键因素。胶体电解质作为新兴电解质之一，由于其在不同条件（水性/非水性溶剂、盐浓度等）下复杂的胶体行为和机理作用，将引起研究兴趣。

在此， 南通大学钱涛、周金秋等人 制备了一种具有超低盐浓度和固有低凝固点的“超水性”胶体电解质，以研究其稳定低温 Zn 金属电池的基本原理。

研究显示，界面处的浓度极化会破坏电解质的结稳定性，富含胶体颗粒层的机械刚性可抑制电极两侧的副反应。基于此，正极负载为 10 mg cm ^–2 的多层软包电池在不同温度下表现出未衰减的容量，即使在 -80 °C 下仍能实现 50 mAh g ^–1 高容量。

图1. ULCE 的电池性能

总之，该工作为超低温 ZMB 设计了一种具有超低盐浓度的 “超水性 ”电解质。研究显示，由于低盐浓度环境中的浓度极化现象，电解质/电极界面上胶体颗粒的固有稳定性被破坏，从而在正极和负极表面原位生成界面层。基于此，该界面可有效防止枝晶生长并在负极侧实现稳定的锌沉积，同时抑制正极材料的溶解，保持其结构的稳定性。此外，利用 MeOH 作为 “超水性 ”溶剂，该电解质即使在低至 -80 °C 的超低温条件下也能实现正常循环。因此，该工作为低温ZMB的发展提供了新方向。

图2. 软包电池性能

Concentration polarization induced phase rigidification in ultralow salt colloid chemistry to stabilize cryogenic Zn batteries, Nature Communications 2024 DOI: 10.1038/s41467-024-53885-z