AFM: 协同效应使锌离子水系电池能在高温下工作

水系锌离子电池（AZIB）在高温（HT）条件下的性能会受到活性水腐蚀、寄生反应和枝晶生长的严重影响。在这里，三氟乙酸锌以低浓度（0.2 m）溶解在磷酸三乙酯（TEP）和水溶液中。由于重建了原始氢键网络，活性水被抑制，这有助于抑制寄生反应和严重腐蚀。同时，由于引入的锌盐分解，在锌阳极上形成了固体电解质相（SEI）。高耐受性SEI将电解质和阳极物理隔离，减少了活性水造成的腐蚀。此外，TEP作为一种常用的阻燃助溶剂，可以优先锚定在锌片上，起到屏蔽缓冲层的作用。TEP不仅能重建电双层（EDL）的结构，降低活性水的含量，还能进一步加速SEI的迅速形成。作为这种协同效应的证明，组装对称Zn。

图文简介

图解了不同电解液中的氢键网络、溶剂化结构和SEI的形成

a ) D2O、纯TEP和不同浓度TEP的ZFC的1HNMR谱图。b )不同浓度TEP的Raman谱图。c )上述电解质的FTIR谱图。d ) ZSO和ZFC电解质的点燃测试。e )不同电解质在氮气气氛中30 - 100 °C的TG曲线。f ) ZFC和ZSO电解质的接触角测量。

a ) ZFC电解液中锌片在60 °C下分别经过1 mA cm-2和0.25 mAh cm -2循环50 次、100 次和200 次后的SEM图像。b ) ZSO电解液中锌片在60 °C下分别经过1 mA cm -2和0.25 mAh cm-2循环50 次、100 次和200 次后的SEM图像。c，d ) ZFC电解液中锌片在不同倍率下循环后的TEM图像。e ) ZFC电解液中锌片在1 mA cm -2和0.25 mAh cm -2下循环50 次后的XPS C 1s和f ) O 1s光谱和g ) F 1s光谱。

a ) 60 ℃下ZFC和ZSO在固定电位-150 mV下的CA曲线；b ) 60 ℃下Zn沉积的实测NOP值；c ) 60 ℃下测试的Tafel图；d )上述电解液在60 ℃下的倍率性能；e ) Zn||Cu半电池在2 mA cm -2和0.25 mAh cm -2条件下的镀锌/脱锌效率的长期性能。Zn||Zn对称电池在f ) 0.1 mA cm-2和0.1 mAh cm -2以及g ) 0.5 mA cm -2和0.25 mAh cm -2条件下的寿命性能，插图：Zn||Zn对称电池在ZSO电解液中循环后的光学图像，h ) 1 mA cm -2和1 mAh cm -2。i ) Zn||Zn对称电池在上述电解液中60 °C下的寿命性能比较。

a ) ZFC电解液在60 °C下的CV曲线。b ) ZFC和c ) ZSO电解液在60 °C下静置24 h后的容量保持率测试。d )上述电解液的倍率性能。e )上述电解液的长期循环性能。插图：NVO阴极在60 °C下暴露于ZFC和ZSO中8 天。f ) ZFC和g ) ZSO在第1，50，100，200 次循环中的GCD曲线。h ) Zn||NVO全电池在60 °C下用ZFC电解质供电。

论文信息

通讯作者： Siwen Zhang, Bosi Yin, Tianyi Ma