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水系鋅離子電池正成為一種極有應用前景的大規模儲能技術，而鋅負極的短壽命和不良可逆性限制了它們的進一步發展。在試圖提高可逆性時，大多數報道的方法涉及有毒和污染物質并降低水含量，這不可避免地降低了安全性、倍率性能和環境友好特性。

在此，清華大學深圳研究生院楊誠等人設計了一種配位調節的電解質工程策略，以在稀水性電解質中實現可逆的鋅電鍍/剝離。

一系列低成本的“綠色”分子被引入水性（ZnCl₂、ZnSO₄）電解質中，這些分子具有陽離子配位能力，可以顯著抑制Zn²⁺的水化過程并通過調節Zn²⁺在水性電解質中的配位狀態來延遲關鍵副產物(Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O, 3Zn(OH)₃·ZnSO₄·5H₂O)的形成。

圖1. 在3-1 0.5 M三乙胺鹽酸鹽電解中對稱Zn||Zn電池的電化學性能

在優化的電解質體系中，高度可逆的鋅金屬負極表現出優異的電化學性能，在1 mA cm^-2下具有超過1185小時的長壽命和平滑的沉積形態。

此外，基于電解質的Zn-MnO₂電池在200次循環后可提供82.9%的高容量保持率。這些突破表明該方法為開發未來用于大規模儲能的先進多價金屬電池提供了一個通用策略。

圖2. ZnSO₄基電解質系統的研究

Cations Coordination-Regulated Reversibility Enhancement for Aqueous Zn-Ion Battery, Advanced Functional Materials. 2021. DOI: 10.1002/adfm.202105736

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202105736

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清華楊誠AFM: 陽離子配位調節提高水系鋅離子電池的可逆性

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