湖南大学 梁宵教授 AM: 四电子锌碘电池用弱氢键水系电解质可在宽温度范围内工作

在追求高性能储能系统的过程中，具有连续I-/I2/I+氧化还原对的四电子锌碘水系电池（4eZIBs）因其具有提供高能量密度和丰富资源的潜力而备受青睐。然而，正价I+在传统水系电解质中易发生水解以及Zn镀层/剥离的不稳定性带来了巨大挑战。为此，我们在2 m ZnCl2水溶液中引入聚乙二醇（PEG 200）作为助溶剂，设计出一种宽温电解质。通过光谱表征和理论模拟相结合的综合研究，阐明了PEG通过全局弱PEG-H2O相互作用破坏了水的本征强H键，从而加强了水的O─H共价键，并增强了与Zn2+的配位。这种协同效应大大降低了水的活性，从而抑制了I+的水解，促进了I-/I2/I+氧化还原动力学，减轻了I3−的形成，并平滑了锌的沉积。优化混合电解质中的4eZIB不仅具有卓越的循环能力，在20,000 次循环中每循环衰减率低至0.0009%，库仑效率接近单位，而且在40 °C至-40 °C的宽温度范围内表现出稳定的性能。这项研究为合理设计4eZIB的电解质提供了宝贵的启示。

图文简介

PEG混合电解质的示意图及其对碘氧化还原的影响

混合电解质的电解质结构

混合电解质的特性

不同电解质锌碘电池的电化学行为及紫外光谱表征

混合电解质的电化学测试与物理表征及杂化电解质的结构分析

采用7-3混合电解质的锌碘电池的电化学性能

论文信息

通讯作者：Xiao Liang