高可靠性和公認(rèn)的超長(zhǎng)壽命使水性電池成為電網(wǎng)儲(chǔ)能的理想選擇。然而，由于H2O的高活性而導(dǎo)致的電化學(xué)穩(wěn)定窗口較窄，嚴(yán)重阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。
近日，湖南大學(xué)魯兵安教授，Hongwei Fu，中山大學(xué)Chengxin Wang利用丁二腈(SCN)對(duì)H2O分子進(jìn)行氫鍵(H鍵)調(diào)節(jié)，重構(gòu)H2O分子的結(jié)合狀態(tài)，將具有較強(qiáng)氫鍵網(wǎng)絡(luò)的“游離H2O”轉(zhuǎn)化為SCN分子限制的“固定H2O”，從而抑制H2O的活性。
文章要點(diǎn)
1）所設(shè)計(jì)的5.6 m KFSI-SCN-H2O復(fù)合電解液具有超過(guò)4.0 V的擴(kuò)展ESW值，特別是高的陽(yáng)極極限超過(guò)5.1 V，是已報(bào)道的K-離子水溶液電解液中最高的。
2）此外，該電解液具有不可燃性、改善的導(dǎo)電性和更寬的適用溫度范圍。結(jié)果表明，組裝的KVPO4F||PTCDI全電池在10,000次循環(huán)中表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性，容量衰減率為0.0025%/次，并提供了約100 Wh kg-1的競(jìng)爭(zhēng)能量密度。
這項(xiàng)工作對(duì)氫鍵調(diào)節(jié)策略如何抑制有機(jī)/水混合電解液中H2O的活性提供了深入的見(jiàn)解，為在不影響安全性的情況下實(shí)現(xiàn)更高能量密度的水電池提供了一條有希望的途徑。
參考文獻(xiàn)
Maoting Xia, et al, Hydrogen-bond regulation in organic/aqueous hybrid electrolyte for safe and high-voltage K-ion batteries, Energy Environ. Sci., 2024
DOI: 10.1039/D3EE03729K
