南开/卧龙岗ACS Energy Lett.：离液阴离子和快速动力学正极实现低温水系锌电池

在低温下运行是一个巨大的挑战，阻碍了水系电池在零度以下的实际应用。低温下电解液冻结和正极容量有限是主要原因。

南开大学梁静、澳大利亚卧龙岗大学Shulei Chou等人报道了低温水系锌电池的合成电解液/正极设计策略。

所得的水系电解液2 M Zn(CF₃SO₃)₂具有-34.1 °C的低凝固点和-30 °C下4.47 mS cm^-1 的高离子电导率，这使得水系Zn||V₂O₅电池能够在低温下运行良好。凭借低温电解液和快速动力学正极的优势，Zn||V₂O₅电池在-30 °C下可提供285.0 mAh g^-1 的高比容量，循环1000次后容量保持率为81.7%。

理论计算和光谱研究证明了阴离子特性与电解液凝固点之间的基本相关性：阴离子的静电势越高，Zn²⁺-阴离子相互作用越弱，Zn-水配位数越高，从而导致MD模拟中的氢键数越少；红外光谱中的氢键强度越低，电解液的冰点越低。

图1 实验中所选电解液的特性

图2 Zn||V₂O₅电池的电化学性能

Chaotropic Anion and Fast-Kinetics Cathode Enabling Low-Temperature Aqueous Zn Batteries. ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01054

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