水系鋅離子電池(AZIBs)有望用于電網(wǎng)規(guī)模的能源存儲。然而,傳統(tǒng)的AZIBs面臨著各種挑戰(zhàn),其中包括析氫反應(yīng)(HER),這會導致局部pH值升高,并在陽極上形成副產(chǎn)品。圖1. 電解液設(shè)計同濟大學王超、麻省理工學院李巨等介紹了一種基于深共晶溶劑(DES)的新型電解液,它由等摩爾比的乙酰胺和己內(nèi)酰胺與50vol%的H2O以及1M Zn(OTf)2 鹽組成。通過理論分析和實驗研究的結(jié)合,這項工作成功證明了這種電解液的卓越性能。研究結(jié)果表明,基于DES的電解液能有效重建Zn2+的溶劑化結(jié)構(gòu),從而在Zn陽極表面形成一層保護膜。這種溶劑化結(jié)構(gòu)有效地阻止了溶劑化水分子的遷移,減輕了鋅沉積過程中HER的發(fā)生。另外,原位生成的膜起到了保護屏障的作用,進一步降低了水的反應(yīng)性,最大限度地減少了不良副產(chǎn)品的形成。此外,DES50電解液在抑制鋅枝晶的形成方面也有顯著改善,并促進了以鋅(002)晶面為主的更穩(wěn)定的剝離/沉過程。圖2.?半電池性能因此,值得注意的是,所設(shè)計的DES50電解液具有出色的電化學性能,Zn||Zn對稱電池在1 mAh cm-2的條件下可穩(wěn)定剝離/沉積長達2000小時,在10 mAh cm-2的條件下可穩(wěn)定剝離/沉積1000小時。此外,使用DES50電解液的VS2||Zn全電池在0.5 A g-1條件下循環(huán)500次后,容量保持率達到85.4%,在0.1 A g-1條件下循環(huán)150次后,容量保持率也達到了89.9%。圖3.?全電池性能Acetamide-Caprolactam Deep Eutectic Solvent-Based Electrolyte for Stable Zn-metal Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202306546