然而,当前可用的水性Zn电解质远非理想。锌水电池因锌负极的可逆性差和正极溶解而导致性能快速下降。由中国科学院青岛生物能源与过程研究所(QIBEBT)的崔光磊(Cui Guanglei )教授领导的研究小组提出了一种新型的水合电解质,称为水合低共熔电解质,以确保水合Zn电池的更好性能。该研究报告将于7月1日发表在Joule杂志上。
Schematic diagrams of Zn2+ solvation structure and interfacial reactions in (a) traditional aqueous electrolyte and (b) hydrated eutectic electrolyte. Credit: Zhao Jingwen and Yang Wuhai
通过将水合锌盐(Zn(ClO 4)2 ·6H 2 O)仅与中性配体(丁二腈,SN)偶联来制备新的水性电解质。
QIBEBT的赵景文博士表示(该研究的共同通讯作者)“水阳离子锌物种和相应的水分子的配位态进行了重组。SN进入Zn 2+的主要溶剂化壳层,而所有水分子均有助于共晶结构的形成并保持在金属配位球中。” 。
这就是为什么水合低共熔电解质的电化学行为与传统的水性电解质不同的原因。从阳极和阴极两方面来看,水合共晶电解质都非常适合于锌有机电池。
崔说:“已知高氯酸根阴离子在水溶液中易分解。” “但是,由于抑制了Zn 2+ -H 2 O的相互作用,可以在共晶网络中稳定高氯酸根阴离子。”
由于在水合低共熔电解质中分子间相互作用丰富,即使在-20°C时也能获得稳定的低温操作。
这项研究提供了一种简单而有希望的方法来创建多价电解质结构,以制造长寿命的可充电水性电池。
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