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盡管水系鋅離子電池（AZIBs）由于其諸多優點而獲得了很大的發展，但水系電解液在低溫下易凍結阻礙了其在低溫條件下的實際應用。

在此，南開大學陶占良教授等人通過多視角表征證明了陽離子和陰離子破壞原始水分子氫鍵網絡的協同作用。然后，提出了一種3.5 M Mg(ClO₄)₂ + 1 M Zn(ClO₄)₂的水鹽水合物深共熔溶劑，通過引入氧配體Mg²⁺和氫配體ClO₄^–顯著降低了水分子中氫鍵的比例，導致其凝固點低至-121 °C。

由于不含有機添加劑，這種新型水合鹽在-70 °C下具有1.41 mS cm^-1的高離子電導率和22.9 mPa s的低粘度，這意味著該電解液的快速離子傳輸行為。

圖2. 陽離子和陰離子對冰點降低的協同作用

基于3.5 M電解液的顯著抗凍特性，開發了有機小分子芘-4,5,9,10-四酮（PTO）和吩嗪（PNZ）來制造低溫AZIBs。憑借低溫電解液的優勢，制備的Zn||PTO和Zn||PNZ電池表現出令人滿意的低溫性能。

例如，在-70 °C的低溫下，Zn||PTO電池在0.5 C (200 mA g^-1) 時顯示出101.5 mAh g^-1高放電容量，即使在3 C (1.2 A g^-1) 的高倍率下，電池容量仍高達71 mAh g^-1。這項工作為設計防凍水系電解液提供了獨特的視角，促進了低溫AZIBs的發展。

圖2. 水系鋅離子電池的低溫電化學性能

Synergistic Effect of Cation and Anion for Low-Temperature Aqueous Zinc-Ion Battery, Nano-Micro Letters 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00733-0

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南開陶占良教授NML：低溫水系鋅離子電池陰陽離子的協同效應

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