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可充水系鋅金屬電池由于其高能量密度、低成本和不易燃性而成為有前途的電網存儲系統。然而，由于枝晶的形成和充放電循環過程中同時發生的水分解，鋅金屬負極有很大的局限性。

這兩個過程都對庫侖效率（CE）和長期循環穩定性產生負面影響。此前曾提出鹽包水（WIS）電解液來解決這些挑戰，使鋅金屬負極的循環穩定性得到了改善。

雖然WIS電解液有助于提高CE，但它們需要大量的鹽（通常是有毒的），并且粘度急劇增加，這反過來又限制了它們的傳輸特性、充放電速率和在先進鋅電池中的可用性。

圖1. 醋酸鋅-K溶液在室溫下的物理化學特性

蘇黎世聯邦理工學院Maria R. Lukatskaya 等研究了電解液的WIS設計是否總是對循環的鋅負極最有利，或者是否可以用非WIS電解液實現同等甚至更有前景的性能。

先前的研究表明，鋅的沉積和剝離效率受到Zn離子配位環境的強烈影響，而這種配位環境又受到電解液形態的影響。然而，許多文獻中考慮的主要參數與電解液濃度有關，在WIS條件下，陰離子被迫進入鋅的配位圈。同時，眾所周知，如果陰離子的配位能力高于水的配位能力，即使在水包鹽溶液中也可以實現陽離子的富水配位。

在此，作者研究了電解液濃度如何影響鋅離子在混合陽離子乙酸鹽溶液中的局部配位，以及改性電解液形態如何影響電解液的物理化學特性和Zn沉積/剝離效率。選擇乙酸鹽是因為乙酸鹽陰離子對過渡金屬離子有很強的配位能力（相對于水），成本低，對環境友好。

圖2. 循環伏安測試

結果表明，使用WIS系統本身不一定能提高鋅電池的效率，在鋅電池的電解液工程中應考慮陰離子和支持陽離子的作用。

對于所研究的電解液系列（Zn_0.2K_0.8OAc_1.2 nH₂O），作者證明在水與陽離子比例為n=10時，已經在Zn周圍觀察到類似WIS的配位環境，這使得能夠實現與更稀或更濃（WIS）的方案相當的高CE（99.8%）和倍率性能。

重要的是，這項工作提供了全面的電解液表征，并將其結構和物理化學特性與電化學性能聯系起來。此外，除了對建模結果進行廣泛的驗證外，作者還發現并討論了WIS雙鹽水系乙酸鹽電解液與先前報告的定量差異。

圖3. Zn_0.2K_0.8OAc_1.2 nH₂O的電化學特性與水/陽離子比 “n “的關系

Creating water-in-salt-like environment using coordinating anions in non-concentrated aqueous electrolytes for efficient Zn batteries. Energy & Environmental Science 2023. DOI: 10.1039/d3ee00205e

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?EES：鹽包水電解液并不一定有助于提高鋅負極效率

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