盡管鋅水電池有許多優點，但由于水分子之間豐富的氫鍵(H-鍵)促使水體系轉變為有序的凍結結構，在低溫條件下其實際應用受到了電解液凍結的阻礙。
近日，南通大學Jinqiu Zhou，Tao Qian提出了一種基于“強取代弱”的指導思想的氫鍵相互作用的設計。
文章要點
1）引入的共晶組分與水分子之間形成的強氫鍵破壞了原始水分子網絡中的弱氫鍵，從而導致了超低冰點和1.7 mS cm?1的高離子電導率(?40°C)。
2）基于多角度的理論模擬和定制的原位冷卻拉曼表征，證明了用強H鍵取代弱H鍵有助于鋅離子溶劑化的結構重塑和H鍵網絡結構的重塑。
3）利用這一優勢，可以在?40 °C下實現可逆穩定的鍍鋅/脫鋅行為，并且電池在?40 °C下表現出高的放電容量(200 mA h g?1)，1000次循環后～容量保持率為75%。
本研究將拓展防凍水溶液電解液的設計思想，為推動鋅金屬電池在低溫環境下的大規模儲能應用提供前景。
參考文獻
Changhao Zhu, et al, Strong Replaces Weak: Design of H?Bond Interactions Enables Cryogenic Aqueous Zn Metal Batteries, ACS Nano
DOI: 10.1021/acsnano.3c06687
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c06687
