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崔光磊/趙井文/周新紅Angew.：共晶結(jié)晶制備超高鋅離子導(dǎo)電的固態(tài)電解質(zhì)

固態(tài)鋅 (Zn) 電池為對體積、安全性和成本敏感的新興應(yīng)用提供了新的理想候選者。然而，當(dāng)前的固體聚合物或陶瓷電解質(zhì)結(jié)構(gòu)對二價Zn²⁺的導(dǎo)電性仍然很差，尤其是在室溫下。構(gòu)建允許Zn²⁺滲透的異質(zhì)界面是一個可行的選擇，但這很少涉及多價系統(tǒng)。

在此，中科院青島能源所崔光磊研究員、趙井文副研究員及青島科技大學(xué)周新紅副教授等人報道了一種以前未探索的方法，通過基于Zn(TFSI)₂的深共晶溶劑 (ZES) 的結(jié)晶來制備Zn²⁺導(dǎo)電固態(tài)電解質(zhì) (ZCE)。TFSI^–陰離子在TiO₂成核劑的路易斯酸表面的優(yōu)先吸附減弱了離子結(jié)合并導(dǎo)致 0.64的高Zn²⁺轉(zhuǎn)移數(shù)。

此外，TFSI^–還通過路易斯酸-堿相互作用建立了額外的界面離子傳導(dǎo)途徑，使ZCE的離子電導(dǎo)率達(dá)5.91×10^-5 S cm^-1（30°C，約為傳統(tǒng)聚合物電解質(zhì)的100倍）。

圖1. ZES異質(zhì)成核的幾何示意圖及表征

同時，ZCE與Zn負(fù)極具有電化學(xué)兼容性，這可以通過超過4000次的可逆Zn電鍍/剝離循環(huán)來證明。

ZCE的實際適用性通過固態(tài)Zn/V₂O₅電池得到進(jìn)一步驗證，其比容量為134.7 mAh g^-1，平均庫侖效率 (CE) 超過99.78%。本文提出的巧妙反應(yīng)可能會刺激向非常規(guī)介質(zhì)的多價離子固態(tài)電解質(zhì)設(shè)計的范式轉(zhuǎn)變。

圖2. 固態(tài)Zn/V₂O₅電池的電化學(xué)性能

Eutectic Crystallization Activates Solid-State Zinc-Ion Conduction, Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202113086

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/14/61560b66fd/

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