4340次！郑州大学化院院长周震，Angew！

顶刊收割机 · 公众号 · · 2024-12-07 08:18

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当前水系锌基电池由于其高理论容量、低成本、高安全性而受到广泛关注。然而，受限于传统水系电解质在高电压条件下较差的电化学稳定性，基于常规水系电解质的电池显示出窄电压窗口和低放电电压平台，导致低能量密度。为了解决这个问题，高浓度盐由于其宽的电化学窗口一度被认为是有前途的候选。

在此， 郑州大学周震团队 通过调整溶剂极性来调节杂化电解质中的阳离子溶剂化鞘，降低Zn/Zn ²⁺ 氧化电位和水活度。

研究显示，通过强阳离子-水配位以及二甲基亚砜与水之间的氢键，该电解质在低浓度下实现了比传统浓电解质更宽的电化学窗口(4 V)。使用该电解质的Zn/Zn电池显示出4340次的循环寿命，而Zn/锰酸锂电池可提供超过1.9 V的高放电平台，具有出色的循环稳定性。此外，采用聚乙烯醇基混合电解质的锌基微型电池也实现了创纪录的1.94 V放电平台。

图1. 电解质的结构和电化学窗口

总之，该工作引入了一种基于溶剂极性的策略来调节阳离子溶剂化鞘层，有效地降低了Zn/Zn ²⁺ 的氧化电位，降低了水的活度。该策略使DW 3.5-0.17电解质即使在低浓度(<3.4 m)下也能实现4 V的宽优势窗口，优于先前报道的高浓度电解质。结果显示，使用该种电解质的Zn/LMO电池及柔性锌基微电池均表现出优异电池性能。

因此，该项研究为设计具有宽电压窗的低浓度水性电解质提供了有价值的见解，为可持续能源存储解决方案提供了一条通向安全、经济、高性能锌基电池的有希望的途径。

图2. MBs的电化学性能

Solvent Polarity-Induced Regulation of Cation Solvation Sheaths for High-Voltage Zinc-Based Batteries with a 1.94 V Discharge Platform, Angewandte Chemie International Edition 2024 DOI: 10.1002/anie.202418682

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