李洪飞/侯贤华AEM：配体替代助力宽压/高离子电导率水系混合电解液！

2022年10月14日上午12:19 • 顶刊解读

钠锌混合电池（SZBs）的进一步发展受到了水系电解液狭窄的电化学稳定窗口（ESW）的严重阻碍。探索具有宽ESW和高离子电导率的合适电解也对实现高性能的SZB非常重要，但仍然具有挑战性。

松山湖材料实验室李洪飞、华南师范大学侯贤华等通过配体置换策略，开发了一种合理设计的Na⁺/Zn²⁺混合电解液。

图1. 配体取代策略提高ESW和电解液离子电导率的示意

通过在电解液中结合乙腈（AN）和水，得到的混合电解液不仅重新配置了阳离子溶剂化结构，而且优化了载流子迁移环境，实现了扩大的ESW（超过2.9V）和高离子传导率。

同时，当与锌负极结合时，在使用钠超离子导体（NASICON）正极材料（分别为Na₃V₂(PO₄)₃（NVP）和Na₄MnCr(PO₄)₃（NCMP））的混合电池中，实现了高电流密度的长循环寿命（3 A g^-1下循环超1000次）和出色的倍率能力。

图2. 溶剂化结构和性质

对正极界面的进一步研究表明，溶剂和溶质都参与了正极电解质界面（CEI）的形成，该界面由NaF/ZnF₂和有机化合物组成，有效地抑制了正极界面处电解液的不可控分解。这项工作为获得具有宽ESW和高离子传导性的电解液提供了指导，这也为设计基于NASICON正极的高性能SZB开辟了新的途径。

图3. 高电流密度下Zn||NASICON电池的电化学性能

Ligand-Substitution Chemistry Enabling Wide-Voltage Aqueous Hybrid Electrolyte for Ultrafast-Charging Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202478

李洪飞/侯贤华AEM：配体替代助力宽压/高离子电导率水系混合电解液！

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