AEM: 面向长寿命水系锌离子电池的多功能多元醇电解质设计

文章总结

甲基 - 1,3 - 丙二醇，2H13P）作为溶剂化结构调节剂，它不仅能够调控锌离子（Zn2+）的溶剂化结构，实现快速的去溶剂化动力学，还能促进原位形成致密的亲锌有机层，有效隔离锌负极上发生的副反应。因此，锌基电池展现出优异的可逆性，在 700 次循环后仍能保持高达 99.7% 的库仑效率（CE）。此外，锌 || 锌对称电池在1mAcm−2的电流密度下实现了长达 4700 小时的令人瞩目的循环寿命，并且在高达 42.47% 的高放电深度下能够保持超过 400 小时的稳定性。此外，2H13P 能够有效地抑制锌 - 碘（Zn−I2）电池中多碘离子的穿梭现象，使得电池在 10C 倍率下循环 12000 次后容量保持率达到 96.0%，在 25C 倍率下循环48000 次后容量保持率达到 94.5%。另外，软包电池在1C 倍率下展现出 300 次的良好循环寿命，凸显了其在实际应用中无限的潜力。

图文简介

a) 硫酸锌（ZnSO4，ZNS）和 b) 硫酸锌 + 2 - 羟甲基 - 1,3 - 丙二醇（ZnSO4 + 2H13P，ZNS+2H13P）体系下的锌离子（Zn2+）沉积机理图

a–c）硫酸锌（ZNS）和硫酸锌 - 2 - 羟甲基 - 1,3 - 丙二醇（ZNS-2H13P，1/3 摩尔浓度的2 - 羟甲基 - 1,3 - 丙二醇（2H13P）+1 摩尔浓度的硫酸锌（ZnSO4））的傅里叶变换红外光谱（FTIR）图。d）硫酸锌（ZNS）和硫酸锌 - 2 - 羟甲基 - 1,3 - 丙二醇（ZNS-2H13P）的核磁共振（NMR）图谱。在 1 毫安每平方厘米（1mAcm−2）的电流密度下循环 30 次后，（e）硫酸锌 + 2 - 羟甲基 - 1,3 - 丙二醇（ZNS+2H13P）和（f）硫酸锌（ZNS）中锌负极的 X 射线光电子能谱（XPS）图。分子动力学（MD）模拟的径向分布函数（RDF）结果以及（g）硫酸锌 - 2 - 羟甲基 - 1,3 - 丙二醇（ZNS-2H13P）和（h）硫酸锌（ZNS）的快照图。（i）硫酸锌 + 2 - 羟甲基 - 1,3 - 丙二醇（ZNS+2H13P）和（j）硫酸锌（ZNS）中锌离子的溶剂化结构。

电化学性能

在不同电解液中，锌负极在电流密度为 2.5 毫安每平方厘米（2.5mAcm−2）、面容量为 2.5 毫安时每平方厘米（2.5mAhcm−2）下循环 30 次后，针对不同刻蚀时间的 X 射线光电子能谱（XPS）图。a）硫酸锌（ZNS）电解液，b）硫酸锌 + 2 - 羟甲基 - 1,3 - 丙二醇（ZNS+2H13P）电解液，c）硫酸锌 + 1,1,1 - 三（羟甲基）乙烷（ZNS+111T）电解液，d）硫酸锌 + 2-（2 - 羟基乙氧基）-1,3 - 丙二醇（ZNS+2E2H13P）电解液。

全电池性能

论文信息

通讯作者： Dan Luo, Zhongwei Chen

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