鋅離子電池（ZIBs）被認為是一種可行的電網級儲能候選者，具有高容量、高安全性和低成本的特點，但它的發展受到鋅負極側不良枝晶生長和寄生反應的嚴重阻礙。 電解質的組成對ZIBs性能的提高至關重要。傳統電解質無法滿足ZIBs快速充電和寬溫度工作日益增長的要求。盡管（局部）高濃度電解質和添加高供體數添加劑的低濃度電解質取得了巨大成就，但它們仍然面臨著離子電導率低、成本高和Zn2+脫溶劑動力學緩慢的挑戰。因此，弱溶劑化電解質（WSEs）被提出來改進上述缺點，近年來引起了人們的強烈研究熱情。
近日，中山大學Xihong Lu，貴陽學院Yi Wang，五邑大學Fuxin Wang， Xuefeng Shang綜述分析了WSEs的功能、設計標準和最新進展，并對該領域的未來發展方向進行了展望。這些見解將有利于下一代高性能ZIB的開發。
文章要點
1）與HCE、LHCE以及具有高DN和高ε有機共溶劑的電解質相比，WSE具有不同的溶劑化環境。作者系統地總結了WSEs在改善ZIBs性能方面的作用，揭示了WSEs的設計標準，并回顧了WSEs開發的最新進展。 Zn2+與溶劑和陰離子相互作用之間的平衡是構建WSEs的關鍵因素。值得注意的是，本概念中提到的WSEs設計策略可應用于其他系統，例如Na，K和Mg電池。
2）盡管WSEs取得了長足的進步，但該領域仍然缺乏一些基本理解。進一步的研究應能為以下正在面臨的挑戰提供更多的見解。i）需要探索特定結合能與溶劑化配位結構之間的精確相關性，并迫切需要建立一致的結合能標準。 Zn2+與配位溶劑的結合能不合適會影響溶劑化結構的解離和溶解。ii）應盡可能全面地涵蓋影響電解質溶劑化結構的因素，包括陽離子和陰離子的類型、結合能、溶劑化/脫溶劑化過程的活化能、溶劑的化學結構和固有化學相互作用。iii）對SEI和陽極處Zn2+傳輸過程的深入理解以及Zn2+溶劑化/脫溶劑化過程的原位微觀可視化模式仍不清楚，這可能需要采用新發明的表征技術。 相信在以上問題得到解決之后，將會出現開發高性能ZIB的新策略，從而為其廣泛應用帶來美好的前景。
參考文獻
Diyu Xu, et al, Constructing Weakly Solvating Electrolytes for Next-Generation Zn-ion Batteries, Energy Environ. Sci., 2024
DOI: 10.1039/D4EE03209H
