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?上硅所劉宇/楊程EnSM：超穩(wěn)定！鋅離子電池循環(huán)壽命超3萬圈！

具有高比容量的釩基正極在水系鋅離子電池中引起了廣泛關(guān)注。開發(fā)釩基正極的主要障礙是釩的溶解、結(jié)構(gòu)退化、正極電解質(zhì)界面（CEI）的不穩(wěn)定性和水系電解液中的寄生反應。

中科院上海硅酸鹽研究所劉宇、楊程等首次提出了一種新型的超低水活性電解液，解決了上述所有問題。

圖1. 電解液的溶劑化結(jié)構(gòu)表征

具體而言，這是通過引入本質(zhì)上不易燃的磷酸三甲酯（TMP）作為惰性稀釋劑實現(xiàn)的。這種獨特的電解液設計與以前的高濃度水系電解液報告有著根本的不同。首先，在這種超低水活性的電解液中，大部分水分子被高濃度的ZnCl₂團簇溶劑化，只剩下2.5%的溶劑化水分子可以相互協(xié)調(diào)，因此水的分解和釩的溶解被明顯抑制了。

其次，高濃度的ZnCl₂-H₂O團簇惰性地被稀釋劑TMP所包圍，也使得CEI成分在水中的溶解度降低，這有利于形成穩(wěn)定的CEI。通過這種設計，在V₆O₁₃正極表面形成了高度堅固穩(wěn)定的CEI，這可以有效防止釩的溶解，阻斷正極和電解液之間的水穿梭。

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圖2. CEI的表征

因此，通過采用超低水活性（UWA）電解液的獨特溶劑化結(jié)構(gòu)，V₆O₁₃正極在1 A g^-1的條件下，經(jīng)過3 000次循環(huán)后表現(xiàn)出99.43%容量保持率的特殊穩(wěn)定性，并創(chuàng)造了鋅離子電池30000次循環(huán)壽命的新紀錄（10 A g^-1，容量保持率為90.34%），甚至達到了超級電容器的水平（～100000次）。

因此，這項工作提供了一種有前景的超低水活性電解液，它使釩基正極具有持久的循環(huán)性能，以用于鋅離子電池。

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圖3. 基于UWA的V₆O₁₃正極的電化學性能

Ultralow-water-activity Electrolyte Endows Vanadium-based Zinc-ion Batteries with Durable Lifespan Exceeding 30 000 Cycles. Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.09.027

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