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水系鋅離子電池（ZIB）因其低成本和高安全性而成為有前途的大型儲能裝置。然而，由于電解質(zhì)中H2O分子的高活性，析氫反應(yīng)和副反應(yīng)通常在鋅陽極上發(fā)生。

近日，南開大學(xué)牛志強教授通過選擇親陽離子和親溶劑陰離子設(shè)計了具有抑制游離和溶劑化H₂O分子活性的無添加劑PCA-Zn電解質(zhì)。

文章要點

1）在這種電解質(zhì)中，即使在低濃度下也能實現(xiàn)接觸離子對和溶劑共享離子對，其中PCA-陰離子與Zn²⁺配位并與溶劑化的H₂O分子結(jié)合。同時，PCA-陰離子還誘導(dǎo)游離H₂O分子與其之間形成氫鍵。因此，游離和溶劑化H₂O分子的活性被有效抑制。

2）此外，由于PCA-陰離子與金屬Zn具有很強的親和力，它們還可以吸附在Zn陽極表面，保護(hù)Zn陽極不與H₂O分子直接接觸，抑制水引發(fā)的副反應(yīng)的發(fā)生。

3）因此，鋅陽極的電鍍/剝離行為具有高度可逆性，在PCA-Zn電解液中庫侖效率可達(dá)99.43%。為了說明PCA-Zn電解質(zhì)的可行性，基于PCA-Zn電解質(zhì)組裝了Zn||PANI全電池，并表現(xiàn)出增強的循環(huán)性能。

參考文獻(xiàn)

Min Yang, et al, The Construction of Anion-Induced Solvation Structures in Lowconcentration Electrolyte for Stable Zinc Anodes, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202400337

DOI: 10.1002/anie.202400337

https://doi.org/10.1002/anie.202400337