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鋅離子電池（ZIBs）具有安全性高、成本低、環境友好和良好的電化學性能等特點，被認為是一種潛在的應用于大規模儲能裝置的技術。然而，ZIBs仍然面臨一些關鍵的挑戰和瓶頸。電解液是電池的重要組成部分，其特性會影響ZIBs的傳質、儲能機制、反應動力學和副反應。

在此，澳大利亞阿德萊德大學郭再萍教授等人概述了先進的電解液策略以優化正極材料和電解液之間的相容性、抑制負極腐蝕和枝晶生長、延長電化學穩定性窗口、實現可穿戴應用及增強耐溫性等。作者介紹了潛在的科學機制、電解液設計原理和最新進展，以便提供更好的理解和啟發。

此外，還提出了包括關于ZIB的電解液設計和工程的綜合觀點。良好的溫度適應性和優異的電化學穩定性是設計ZIBs電解液的基本考慮因素，已經報道了滿足要求的有機、水-有機雜化或濃縮電解液。其溫度適應性是基于消除或破壞氫鍵，在提高鋅負極可逆性方面的作用依賴于溶劑化結構的調控。有機成分是非質子的且其與金屬鋅的副反應很小，而濃縮電解液可以抑制水的活性，但會增加電解液的粘度和成本。

圖1. 電解液添加劑的效果及背后的溶劑化結構調控作用

最后，作者對未來高性能ZIBs的發展進行了展望：

（1）抑制水系電解液中的氣體產生；

（2）進一步提高鋅負極的庫倫效率，選擇對鋅負極具有更高穩定性和更寬電壓操作窗口的溶劑是一種很有前途的策略；

（3）提高高溫性能，尋找具有更好溫度耐受性的合適溶劑是一種潛在有用的方法；

（4）深入了解鋅沉積的機理，開發先進的原位技術來表征Zn晶粒生長將非常有用；

（5）應注意電解液的成本，開發價格合理的高性能電解液；

（6）聚合物凝膠電解質的性能需要進一步改進，設計具有高離子電導率和良好機械性能的聚合物凝膠電解質將是后續研究的目標；

（7）電解液的設計需要綜合考慮，水-有機雜化電解液非常有前景且其協同效應值得深入研究。

圖2. 擴展液體電解質的工作溫度適應性

Electrolyte Engineering Enables High Performance Zinc-Ion Batteries, Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202107033

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郭再萍教授Small綜述: 用于高性能鋅離子電池的電解液工程

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