ACS Energy Letters：宽温电解液助力锌负极25/-20℃下循环14,000/10,000次！
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来源：电池未来收集编辑：秋白
【做计算 找华算】理论计算助攻顶刊，10000+成功案例，全职海归技术团队、正版商业软件版权！经费预存选华算，高至15%预存增值！Zn负极中的析氢、腐蚀和枝晶的形成限制了它们在水系Zn金属电池中的实际应用。图1. 混合电解液的溶剂化结构分析成均馆大学Ho Seok Park等提出了一种界面化学调节策略，利用水和极性N,N-二甲基甲酰胺的混合电解液来改变Zn2+-溶剂化结构，并在Zn表面原位形成坚固、可传导Zn2+的Zn5(CO3)2(OH)6固体电解质间相（SEI），以实现在宽温度范围内稳定和无枝晶的Zn沉积/剥离。实验和模拟分析结果表明，DMF-H2O的氢键（HB）增强和Zn2+与H2O的溶剂化作用减弱是由DMF和Zn2+之间的强溶剂化作用实现的。这种混合电解液具有独特的Zn2+溶剂化结构，并通过三级反应原位形成了Zn2+导电和坚固的Zn5(CO3)2(OH)6 SEI。此外，利用光谱和电化学特征以及计算，作者还全面分析了Zn2+导电和稳健的Zn5(CO3)2(OH)6的形成和Zn2+传输机制。结果，这种混合电解液可以有效地抑制寄生反应，并通过Zn5(CO3)2(OH)6 SEI促进界面电荷转移。图2. Zn负极在各种电解液中的电化学性能这使得在Zn||Zn对称电池中，高可逆和无枝晶的Zn沉积/剥离能在25℃下运行超过2500小时（1 mA cm-2和1 mA h cm-2），在-20℃下运行2000小时（0.5 mA cm-2和0.5 mA h cm-2）。此外，这种混合电解液的优越性得到了证实，在0.5 A g-1时具有42 mAh g-1的高容量，以及在-20至70℃范围内采用薄Zn（∼20 μm）和高质量负载AC电极（∼42 mg cm-2）的混合锌离子电容器（HZIC）全电池在25、-20和70℃下分别表现出14,000、10,000和600次循环的高稳定循环和高库伦效率。因此，该研究不仅提出了一种简单而有效的电解液改性方法，以实现在极端温度下运行的高性能锌基储能装置的无枝晶锌负极，而且还提供了对原位形成的SEI中独特的Zn2+离子传输的基本理解。图3. HZIC的宽温电化学性能Zn-Ion Transporting, In Situ Formed Robust Solid Electrolyte Interphase for Stable Zinc Metal Anodes over a Wide Temperature Range. ACS Energy Letters 2023. DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00154【做计算 找华算】华算科技专注DFT代算服务、正版商业软件版权、全职海归计算团队，10000+成功案例！计算内容涉及材料结构、掺杂、缺陷、表面能、吸附能、能带、PDOS、反应路径、OER、HER、ORR、CO2RR、NRR、自由能台阶图、火山理论、d带中心、电位、容量、电导率、离子扩散、过渡态+AIMD、HOMO/LUMO、电池材料、电解液、异质结、半导体等。用户研究成果已发表在Nature Catalysis、JACS、Angew.、AM、AEM、AFM、EES等国际顶级期刊。添加下方微信好友，立即咨询（电话/微信：13129551561）：
论文信息G. Xu, X. Du, S. Zhang, J. Li, S. Dong, Z. Hu, G. Cui. Revealing the importance of suppressing formation of lithium hydride and hydrogen in Li anode pro