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?安大張朝峰AM：水合共晶電解質誘導雙界面層用于 100 °C 寬溫高性能水系鋅離子電池

水性鋅離子電池（AZIBs的實際應用受枝晶生長、界面副反應以及惡劣環境下電池性能嚴重下降等限制。

在此，安徽大學張朝峰等人介紹了一種由Zn(ClO₄)₂-6H₂O、乙二醇(EG)和InCl₃溶液組成的新型水合共晶電解質(HEE)，可在-50至50 °C的寬溫度范圍內有效延長AZIB的壽命。研究表明，H₂O分子通過與Zn²⁺配位和與 EG 形成氫鍵的雙重相互作用被限制在液態共晶網絡中，從而削弱了自由水的活性，延長了電化學窗口。

重要的是，冷凍透射電子顯微鏡和光譜技術揭示了HEE通過共晶分子的解離-還原作用原位形成疏鋅/親鋅雙層界面。具體來說，親鋅層降低了鋅成核的能壘，促進了鋅的均勻沉積，而疏鋅層則阻止了活性水接觸鋅表面，從而抑制了副反應。

圖1. Zn²⁺溶劑化結構的MD模擬以及Zn負極與ZG-14/ln-30的可逆性和穩定性

總之，該工作采用Zn(ClO₄)₂·6H₂O、EG和InCl₃設計了一種新型水合共晶電解質ZG-14/ln-30，提高了AZIBs在-50~50℃范圍內的穩定性和可逆性。研究表明在這種雜化水合共晶體系中，H₂O分子在由Zn(ClO₄)₂和EG組成的共晶網絡內被強烈結合，導致自由水的數量和活性降低，電化學窗口擴大。

此外，水合共晶電解質能夠形成由有機-無機雜化疏鋅層和金屬In親鋅層組成的雙層界面相，有利于Zn²⁺的擴散，并引導無枝晶Zn沿(002)平面沉積。InCl₃的摻入不僅緩解了與共晶電解質的低離子電導率，而且通過利用In金屬，有效地解決了不均勻鋅沉積。因此，水合共晶電解質的研究為開發能夠在極端條件下發揮作用的電解質提供了有價值的策略和見解。

圖2. 寬溫度范圍內的電化學性能及其實際應用

Hydrated Eutectic Electrolyte Induced Bilayer Interphase for High-Performance Aqueous Zn-Ion Batteries with 100 °C Wide-Temperature Range,?Advanced Materials?2023 DOI: 10.1002/adma.202310623

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