新型水系鋅離子電池：零下20攝氏度仍可工作

近日，武漢理工大學(xué)麥立強教授團隊在水系鋅離子電池研究方面取得重要進展：通過開發(fā)一類初層溶劑化殼層不含有機溶劑分子的復(fù)合水系電解液，克服了傳統(tǒng)復(fù)合水系電解液在低溫下脫溶劑化動力學(xué)緩慢的問題。

前述研究成果以“Organic-solvent-free primary solvation shell for low-temperature aqueous zinc batteries”為題，發(fā)表在國際著名期刊Cell的子刊Chem上。

傳統(tǒng)復(fù)合水系電解液和本工作的初層溶劑化殼層及脫溶劑化行為。

水系鋅離子電池由于高安全、低成本特點，可用于大規(guī)模儲能應(yīng)用。但鋅金屬負(fù)極枝晶的形成和水系電解液狹窄的工作溫度范圍阻礙了鋅離子電池的進一步發(fā)展。通過在水系電解液中引入有機溶劑，構(gòu)建復(fù)合水系電解液，在一定程度上可以改善以上兩個問題。但在這些傳統(tǒng)復(fù)合水系電解液的初層溶劑化殼層中，有機溶劑分子相比于水分子與鋅離子具有更強的結(jié)合力，這使得特別是在低溫下脫溶劑化動力學(xué)十分緩慢，從而導(dǎo)致較大的電化學(xué)極化、低的新沉積/剝離庫侖效率、枝晶積累、低鋅負(fù)極利用率、較差的循環(huán)性能和低倍率性能。因此開發(fā)即使在低溫下仍表現(xiàn)出快速脫溶劑化動力學(xué)的復(fù)合水系電解液，為推動國家清潔能源戰(zhàn)略和雙碳目標(biāo)實現(xiàn)至關(guān)重要。

-20℃下鋅負(fù)極的電化學(xué)性能。

據(jù)武漢理工大學(xué)官網(wǎng)介紹，麥立強教授團隊設(shè)計了一類初層溶劑化殼層不含有機溶劑分子的復(fù)合水系電解液，克服了傳統(tǒng)復(fù)合水系電解液特別是在低溫下具有緩慢去溶劑化動力學(xué)的問題。在-20°C下，使用團隊研發(fā)的新型復(fù)合水系電解液，Zn負(fù)極沉積剝離具有97.7%的高初始庫侖效率（ICE），長達5600小時的長循環(huán)壽命，以及高達50%的Zn放電深度（DODZn），并且具有較小的過電位。

（原標(biāo)題 武漢理工研發(fā)新型水系鋅離子電池：零下20攝氏度仍可工作）