抑制水性鋅離子電池中副反應和鋅枝晶生長的一種有效解決方案是在 Zn(CF3SO3)2 電解質中添加助溶劑，該電解質有可能形成由 ZnF2 和 ZnS 組成的堅固的固體電解質界面。然而，目前仍缺乏一種方便的助溶劑選擇方法，能夠直接反映溶劑與溶質之間的相互作用，從而合理設計電解質溶劑化結構。
這里，華南理工大學Jiantie Xu，中南大學Weijie Li報道了logP，其中P是辛醇-水分配系數，是描述化學品親水性和親油性的通用參數，被提議作為選擇Zn(CF3SO3)2電解質助溶劑的標準，并通過測試七種不同類型來證明溶劑。
文章要點
1）logP值與鹽陰離子CF3SO3-相似的溶劑可以與CF3SO3-、Zn2+和H2O相互作用，導致電解質溶劑化結構的重建。為了證明這一概念，以乙酸甲酯(MA)為例，因為它的logP值與CF3SO3?相似。
2）實驗和理論結果均表明MA分子不僅進入CF3SO3?的溶劑化殼層，而且還與Zn2+或H2O配位，形成MA和CF3SO3?參與的核殼溶劑化結構。特殊的溶劑化結構降低了H2O活性，有助于形成陰離子誘導的富含ZnCO3?ZnF2的固體電解質界面。結果，含有MA電解質的Zn||Zn電池和Zn||NaV3O8·1.5H2O電池表現出比不含MA電解質的電池更優異的性能。
這項工作通過鹽陰離子化學為高性能鋅電池提供了電解質設計的見解。
參考文獻
Liyang Liu, et al, Salt Anion Amphiphilicity-Activated Electrolyte Cosolvent Selection Strategy toward Durable Zn Metal Anode, ACS Nano, 2023
DOI: 10.1021/acsnano.3c08716
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c08716
