迫切需要在極高溫度下可靠的電源來拓寬電子設備的應用場景。具有本質安全性的水系鋅金屬電池(ZMB)是一種很有前景的高溫儲能替代品。然而,很少有人探索水系ZMB在極高溫度(≥100°C)下的可逆性和長期循環穩定性。
北京航空航天大學王華等揭示了在高溫下自發的Zn腐蝕和嚴重的電化學析氫是傳統水系ZMB的重要限制。
圖1. 電解液表征
為解決上述問題,作者將環保型擁擠劑1,5-戊二醇引入Zn(OTf)2基水系電解液中,通過加強H2O的O-H鍵和降低Zn2+溶劑化鞘中的H2O含量來抑制水反應性,同時保持電解液的高阻燃性和熱穩定性,從而使鋅金屬在高溫下均勻沉積。
圖2. 半電池性能
結果,采用可逆(CE > 98.1%)和穩定的鋅電極,在100 °C下實現了Zn//Zn對稱電池的長循環(在1 mA cm-2和0.5 mAh cm-2下> 500次循環)。此外,Zn//Te全電池在100°C下也表現出高可逆性,可循環超100次。總之,這項工作證明了極高溫水系ZMB穩定循環的可能性,并可能極大地擴展電子設備的應用場景。
圖3. 全電池性能
Working Aqueous Zn Metal Batteries at 100 °C. ACS Nano 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c04114
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