弱溶剂化学助力水系锌金属电池在-50~80℃的宽温度范围内稳定运行

作     者：谢春霖 刘胜芳 吴浩 张旗 胡超 杨泽芳 李欢欢 唐有根 王海燕 Chunlin Xie;Shengfang Liu;Hao Wu;Qi Zhang;Chao Hu;Zefang Yang;Huanhuan Li;Yougen Tang;Haiyan Wang

作者机构：Hunan Provincial Key Laboratory of Chemical Power SourcesCollege of Chemistry and Chemical EngineeringCentral South UniversityChangsha 410083China College of Chemistry and Chemical EngineeringNorthwest Normal UniversityLanzhou 730070China School of Chemistry and Chemical EngineeringHenan Normal UniversityXinxiang 453007China 

出 版 物：《Science Bulletin》 (科学通报（英文版）)

年 卷 期：2023年第68卷第14期

页      面：1531-1539,M0004页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China(21975289 and 22109181) the Hunan Provincial Science and Technology Plan Projects of China(2017TP1001) the Science and Technology Innovation Program of Hunan Province(2022RC3050) the Hunan Provincial Natural Science Foundation(2022JJ40576) 

主　　题：水系电解质 工作温度范围 宽温度范围 金属阳极 电容器 阳极表面 锌电池 枝晶生长 

摘      要：开发具有宽温度范围、无枝晶生长和耐腐蚀的电解质对于水系金属锌电池的实际应用至关重要.本研究开发了一种γ-戊内酯共溶剂,以扩大水系电解质的工作温度范围并稳定锌金属阳极的界面.这种弱溶剂作为强氢键配体和“稀释剂,高效地打破了自由水分子之间的氢键,从而提高了电解液的温度耐受性和化学稳定性.同时,γ-戊内酯也可以吸附在阳极表面从而促进锌的成核和调节锌的生长织构,实现无枝晶的锌沉积.这种优化后的电解质可以使对称电池的寿命达到2160 h,并可以在-50~80℃的宽温度范围内稳定运行.相应的ZnⅡ活性炭电容器和ZnⅡ聚苯胺电池在8100和1600次循环后,容量保持率分别为92.5%和85%.这种弱溶剂调控氢键和锌离子的溶剂鞘的机制为先进的水系电解质的设计提供了新的见解.