鋅金屬作為水系電池有前途的負極材料，存在嚴重的鋅枝晶、陰離子相關的副反應、氫析出反應（HER）和窄的電化學穩定窗口（ESW）。
近日，南開大學陶占良教授，Kai Zhang設計了一種由Zn(ClO4)2·6H2O、β-環糊精（β-CD）和H2O（質量比為7:4.5:3）（ACDE-3）組成的“膠體陰離子”水合深共晶電解質，以提高鋅負極的穩定性。
文章要點
1）ACDE-3重新配置了氫鍵（HB）網絡并調節溶劑化殼。更重要的是，ACDE-3中富含羥基的β-環糊精（β-CD）自組裝成膠束，其中膠束中相鄰β-CD之間的空間效應限制了陰離子的移動。這種獨特的“陰離子膠體”結構使共晶系統具有較高的Zn2+遷移數(tZn2+)，為0.84。因此，ACDE-3可抑制枝晶的形成，防止陰離子引起的副反應，抑制HER，并將ESW擴大到2.32V。
2）Zn//Zn對稱電池在0.5 mA cm?2下可提供900小時的長壽命，Zn//Cu半電池在0.5 mA cm?2下從15到200次循環具有較高的平均庫倫效率(ACE)，為97.9%，鋅沉積均勻致密。當與聚（1,5-萘二胺）（聚（1,5NAPD））正極匹配時，負/正容量（N/P）比為2的全電池仍可在1.0 A g-1的電流密度下穩定循環200次。此外，該電解質已被證明可在-40 °C至40 °C的寬溫度范圍內工作。
參考文獻
Min Cheng, et al, “Anions-in-Colloid” Hydrated Deep Eutectic Electrolyte for High Reversible Zinc Metal Anodes, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202410210
DOI: 10.1002/anie.202410210
https://doi.org/10.1002/anie.202410210
