锌金属作为水系电池有前途的负极材料，存在严重的锌枝晶、阴离子相关的副反应、氢析出反应（HER）和窄的电化学稳定窗口（ESW）。

近日，南开大学陶占良教授，Kai Zhang设计了一种由Zn(ClO₄)₂·6H₂O、β-环糊精（β-CD）和H₂O（质量比为7:4.5:3）（ACDE-3）组成的“胶体阴离子”水合深共晶电解质，以提高锌负极的稳定性。

文章要点

1）ACDE-3重新配置了氢键（HB）网络并调节溶剂化壳。更重要的是，ACDE-3中富含羟基的β-环糊精（β-CD）自组装成胶束，其中胶束中相邻β-CD之间的空间效应限制了阴离子的移动。这种独特的“阴离子胶体”结构使共晶系统具有较高的Zn²⁺迁移数(t_Zn2+)，为0.84。因此，ACDE-3可抑制枝晶的形成，防止阴离子引起的副反应，抑制HER，并将ESW扩大到2.32V。

2）Zn//Zn对称电池在0.5 mA cm⁻²下可提供900小时的长寿命，Zn//Cu半电池在0.5 mA cm⁻²下从15到200次循环具有较高的平均库伦效率(ACE)，为97.9%，锌沉积均匀致密。当与聚（1,5-萘二胺）（聚（1,5NAPD））正极匹配时，负/正容量（N/P）比为2的全电池仍可在1.0 A g^-1的电流密度下稳定循环200次。此外，该电解质已被证明可在-40 °C至40 °C的宽温度范围内工作。

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Min Cheng, et al, “Anions-in-Colloid” Hydrated Deep Eutectic Electrolyte for High Reversible Zinc Metal Anodes, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202410210

DOI: 10.1002/anie.202410210

https://doi.org/10.1002/anie.202410210