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研究概述

為了應(yīng)對(duì)水系鋅基電池中低放電平臺(tái)（< 1.5 V）的挑戰(zhàn)，人們研究了高濃度鹽，因?yàn)樗鼈兙哂袑掚娀瘜W(xué)窗口（~3 V）。

然而，這些電解液主要是防止負(fù)極的析氫和枝晶生長(zhǎng)，沒(méi)有顯著提高電壓性能。

基于此，2024年10月16日，鄭州大學(xué)周震教授/Li Song、清華大學(xué)曲良體教授、中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所劉峰副研究員在國(guó)際期刊Angewandte Chemie International Edition發(fā)表題為《Solvent Polarity-Induced Regulation of Cation Solvation Sheaths for High-Voltage Zinc-Based Batteries with a 1.94 V Discharge Platform》的研究論文。

在此，研究人員介紹了一種通過(guò)調(diào)節(jié)溶劑極性來(lái)調(diào)節(jié)混合電解液中陽(yáng)離子溶劑化鞘，降低Zn/Zn²⁺氧化電位和水活度的方法。

通過(guò)二甲基亞砜和水之間的強(qiáng)陽(yáng)離子-水配位和氫鍵作用，設(shè)計(jì)的電解液在低濃度下實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)濃電解液更寬的電化學(xué)窗口（4 V）。

研究表明，使用這種電解液，Zn/Zn電池的循環(huán)壽命達(dá)到了驚人的4340次，而Zn/錳酸鋰電池則實(shí)現(xiàn)了超過(guò)1.9 V的高放電平臺(tái)，且具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

采用聚乙烯醇基混合電解液的鋅基微電池也實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的1.94V高放電平臺(tái)。

這項(xiàng)工作為開(kāi)發(fā)用于高性能可持續(xù)儲(chǔ)能的低濃度電解液提供了一種有前途的策略。

圖文解讀

圖1：電解液的物理和電化學(xué)特性

圖2：機(jī)理分析

圖3：MBs的電化學(xué)性能

文獻(xiàn)信息

Solvent Polarity-Induced Regulation of Cation Solvation Sheaths for High-Voltage Zinc-Based Batteries with a 1.94 V Discharge Platform,?Angewandte Chemie International Edition,?2024.

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