陈朝吉/王珊珊AM：离子液体充当“水袋”实现60℃水系锌金属电池！

秋白电池未来 2023-04-03

水系电解液中的水对金属锌（Zn）有很强的反应性，特别是在侵蚀性运行条件下，这仍然是水系锌金属电池（AZMBs）商业化的根本障碍。

图1. 不同电解液的性能、溶剂化/脱溶剂化和锌沉积化学的比较

武汉大学陈朝吉、南京林业大学王珊珊等报告了一种不溶于水的离子液体稀释剂1-乙基-3-甲基咪唑鎓双氟磺酰酰胺（EmimFSI），它可以通过充当“水袋”，包封高度活性的H₂O主导的Zn²⁺溶剂化物，并保护它们免受寄生反应的影响，从而显著抑制水系电解液的水活性。

在锌沉积过程中，阳离子Emim⁺和阴离子FSI-分别发挥了缓解尖端效应和调节固体电解质间相（SEI）的作用，从而有利于形成富无机物SEI保护的光滑锌沉积层，并保证其高均匀性和稳定性。

图2. 半电池性能

结合离子液体固有优点所赋予的化学/电化学稳定性，这种离子液体结合的水系电解液（IL-AE）使Zn||Zn_0.25V₂O₅-nH₂O电池即使在60℃的挑战性温度下也能稳定运行（400次循环的容量保持率>85%）。

最后，作为一个附带的但有实际价值的好处，离子液体的近零蒸气压性质允许通过温和和绿色的方法从废电解液中有效地分离和回收高价值的成分，这为IL-AE在实现实用AZMB方面的可持续未来带来了希望。

图3. Zn||ZVO全电池性能

Ionic Liquid “Water Pocket” for Stable and Environment-Adaptable Aqueous Zinc Metal Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202210789

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