【图1】锌离子电池中梯度电解质策略的示意图。a)锌离子电池中梯度电解质策略的示意图。b)1M和4M ZnSO₄在玻璃纤维隔膜上的润湿性。c)CMC添加剂对电解质粘度的影响。d)锌箔、ZnSO₄涂覆的锌箔和ZnSO₄@CMC涂覆的锌箔的SEM图像。

【图2】CMC粘合剂在梯度电解质中的机理。a)纯CMC粉末的光学照片。b)用加入红色墨水的1M ZnSO_4·水溶液染色的红色CMC。c)径向分布函数g(r)和末端O(CMC)-O(H₂O)和末端O(CMC)-H(H₂O)的配位数。d)梯度电解质形成过程的快照。e)反映浓度分布的光学照片。f)CMC在梯度电解质的分布。g)梯度电解质中溶剂化鞘的示意图。

【图3】普通电解质和梯度电解质中的锌沉积形态。分别在a) 1M、b) 2M和c) 3M ZnSO₄电解液中以50mA·cm^-2 @ 1h沉积的锌的形貌和厚度变化。d)1M ZnSO₄普通电解质中的枝晶状沉积和1M @ CMC | 1M | 1M @ CMC梯度电解质中的密集沉积，两者均在具有GF隔膜的电解槽中以50 mA cm^-2观察到。f)锌沉积的示意图，g)锌生长的原位光学图像，和h)1M ZnSO₄普通电解质中锌枝晶的SEM和EDS图像。

【图4】Zn||Zn对称电池的恒电流长周期数据。a)三种普通电解质(1M、3M、4M ZnSO₄)和三种梯度电解质在5mA cm^-2和1 mAh cm^-2下的恒电流长周期数据。d)在10mA cm^-2和1 mAh cm^-2下的恒电流长周期数据。在b)普通电解质和c)梯度电解质中，电池寿命随锌表面浓度的变化趋势。e)在20mA cm^-2和1 mAh cm^-2下的恒电流长周期数据。f)在c中的0~10 h的电压曲线。使用4M@CMC|1M|4M@CMC (ZnSO₄)梯度电解质的电池的第1、100、1000和10000次循环的g)放电比容量-电压曲线和h)充电比容量-电压曲线。

【图5】不同电流密度下电池寿命的比较。a)与近年来其他相关文献的比较。b)使用不同梯度电解液或普通电解液的锌| |锌对称电池的寿命。

【图6】具有不同电解质的对称电池的电化学测试。a)具有各种电解质的Zn||Zn对称电池的倍率性能。b)具有1M ZnSO₄普通电解质和4M@CMC|1M|4M@CMC (ZnSO₄)梯度电解质的电池在2mA cm^-2和1 mAh cm^-2下的电压曲线。c)交换电流密度。d)具有不同电解质的电池在20℃下循环前或10次循环后的EIS曲线。1000次循环后，Zn | | 4M @ CMC | 1M | 4M @ CMC(ZnSO₄)| | Zn对称电池在10 ~ 60℃的EIS曲线。g)Zn | | 4M @ CMC | 1M | 4M @ CMC(ZnSO₄)| | Zn对称电池在第0、10、500、1000次循环时的阿伦尼乌斯曲线。

【图7】具有不同电解质的Zn||NVO全电池的电化学性能。a)具有1M ZnSO₄和1M@CMC|1M (ZnSO₄)电解质的Zn | | V₂O₅电池在500 mA g^-1下的放电比容量和CE%。b)Zn | | V₂O₅电池的倍率性能。c)具有1M、3M ZnSO₄和4M@CMC|1M (ZnSO₄)电解质的Zn||NVO电池在2000mA g^-1下的放电比容量和CE%。d)Zn||NVO电池的倍率性能。e)不同电流下Zn||NVO电池的比容量-电压曲线。f)扫描速率为0.5mV·s^-1时的CV曲线。

Hongfei Lu, Di Zhang,  Qianzheng Jin,  Zili Zhang,  Nawei Lyu,  Zhenjie Zhu,  Chenxu Duan,  Yi Qin,  Yang Jin, (2023), Gradient Electrolyte Strategy Achieving Long-life Zinc Anodes. Adv. Mater.. Accepted Author Manuscript 2300620.

DOI: 10.1002/adma.202300620

https://doi.org/10.1002/adma.202300620