可充电水系锌电池在安全性、成本、可扩展性和碳足迹最为重要的固定存储应用中至关重要。然而,利用这种可逆的双电子氧化还原化学受到主要技术问题的困扰,特别是锌表面的析氢反应(HER),其影响通常不会在典型的测量条件下显示出来。
鉴于此,美国俄勒冈州立大学纪秀磊教授等报告了一种浓缩电解质设计,它消除了这种寄生反应,并实现在0.2 mA cm-2的低电流密度下测得的镀锌/剥离的库仑效率(CE)达到99.95%。
本文要点:
(1)在浓ZnCl2电解质中含有额外的氯化物盐和碳酸二甲酯,具有独特化学环境的混合电解质具有低Hammett酸度,有助于原位形成双层固体电解质界面,保护锌负极免受HER和枝晶生长的影响。
(2)受益于接近统一的CE,使用VOPO4·2H2O正极的软包电池可维持500次深度循环而不会膨胀或泄漏,并在实际条件下提供100 Wh kg-1的能量密度。
Jiang, H., Tang, L., Fu, Y. et al. Chloride electrolyte enabled practical zinc metal battery with a near-unity Coulombic efficiency. Nat Sustain (2023).
DOI: 10.1038/s41893-023-01092-x
https://doi.org/10.1038/s41893-023-01092-x