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麥立強/周雯ACS Energy Lett.: 共晶電解質(zhì)在先進金屬離子電池中的應用

金屬離子電池（MIB）有望用于大規(guī)模儲能，因為它們可以緩解可再生能源固有的間歇性。作為MIB不可或缺的一部分，電解質(zhì)影響著電化學性能。近年來，共晶電解質(zhì)的新概念由于其合成簡單和環(huán)境友好的特點引起了MIBs領(lǐng)域的廣泛研究。盡管如此，共晶電解質(zhì)的發(fā)展仍處于起步階段，值得進一步關(guān)注。

在此，武漢理工大學麥立強教授、羅雯等人綜述了用于MIBs的共晶電解質(zhì)的最新進展，重點關(guān)注共晶電解質(zhì)與MIB的相應性能之間的機理理解。首先，總結(jié)了共晶電解質(zhì)的概念、形成和性質(zhì)，這對于設計用于MIB的高性能共晶電解質(zhì)具有重要意義。

然后，介紹了包含共晶電解質(zhì)的MIB，主要包括鋰/鋅/鋁離子電池，并進一步討論共晶電解質(zhì)的某些特性如何提高MIB的電化學性能，包括結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的相關(guān)性、電極界面的化學性質(zhì)以及離子/電荷傳輸機制。作者還簡要列舉了一些深共晶溶劑（DES），其中一部分尚未應用于MIB，但顯示出作為共晶電解質(zhì)的潛力。

圖1. 共晶電解質(zhì)的相圖及形成機制

最后，討論了與共晶電解質(zhì)相關(guān)的挑戰(zhàn)和前景：

（1）未來的工作應該致力于進一步選擇合適的DES組成。合適的組合物應該是廉價、綠色、環(huán)境安全并且在分子水平上可調(diào)節(jié)；

（2）預期形成的DES作為共晶電解質(zhì)應具有高電導率和高電化學穩(wěn)定性。目前，需要一種新的方法來減少或避免金屬氧化物在共晶電解質(zhì)中的溶解，從而實現(xiàn)更多適用于共晶體系的電極材料；

（3）通過原位/非原位表征對組件之間關(guān)系的基本理解和對相應配位幾何形狀的探索對于進一步揭示受各種典型MIB影響的DES的內(nèi)在機制變得更加重要。

圖2. 用于先進MIB的DES的未來展望

Eutectic Electrolytes in Advanced Metal-Ion Batteries, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02088

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