鋅負極具有高理論容量，低電勢（?0.76 V vs. 標準氫電極），含量豐富，高安全性等優(yōu)點，使得二次鋅離子電池在光伏儲能、戶用儲能、站點能源、柔性電子等領域展現(xiàn)出了廣闊的應用前景。 然而，鋅負極在常規(guī)水系電解液中面臨著嚴重的枝晶生長、析氫副反應等問題。此外，在循環(huán)過程中，溶解和質子嵌入問題會加速過渡金屬氧化物正極結構惡化。這些問題會導致電池的可逆性差，短路風險增加，以及快速的容量衰減，最終限制了二次鋅離子電池的實際應用。 近日，哈爾濱工業(yè)大學的王博教授、王殿龍教授和蘇州大學的程濤教授以及復旦大學的晁棟梁教授通力合作，為降低活性水的數(shù)量，設計出一種DMSO包水型電解液，用于同時提升鋅負極和過渡金屬氧化物正極的穩(wěn)定性。
紅外光譜、原位拉曼、理論計算模擬聯(lián)合同步輻射技術表明，DMSO包水型電解液中鋅離子溶劑化結構主要由DMSO和BF4?組成。水分子被DMSO分子包圍，形成“DMSO包水”溶劑環(huán)境，對活性水分子進行了固定和馴化，這不僅能有效地抑制鋅負極側的副反應、增強鋅負極的可逆性，還能緩解正極材料的溶解和質子插層問題。 原位濺射XPS、ToF-SIMS和HRTEM表明溶劑化結構中的接觸離子對（BF4?-Zn2+）誘導了富含ZnF2的有機-無機雜化固體電解質界面（SEI）在鋅負極表面原位生成。雜化SEI起到了調節(jié)鋅離子沉積，抑制鋅枝晶生長的作用。 最終，相比于傳統(tǒng)的水系電解液，DMSO包水型電解液組裝的Zn-VO2全電池性能得到大幅度提升，表現(xiàn)出優(yōu)異的長循環(huán)穩(wěn)定性和可逆性。該工作為電解液的結構與性能間關系提供了新見解，并為高性能電解液的設計提供了經驗。 論文信息 Tailoring Water-in-DMSO Electrolyte for Ultra-stable Rechargeable Zinc Batteries Huaizheng Ren, Sai Li, Liang Xu, Lei Wang, Xinxin Liu, Lei Wang, Yue Liu, Prof. Liang Zhang, Han Zhang, Yuxin Gong, Prof. Chade Lv, Dongping Chen, Jianxin Wang, Qiang Lv, Yaqiang Li, Prof. Huakun Liu, Prof. Dianlong Wang, Prof. Tao Cheng, Prof. Bo Wang, Prof. Dongliang Chao, Prof. Shixue Dou Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202423302
