清华大学Angew.: 冰作为固体电解质来传输各种离子

Yolerz

2019-07-08

溶解盐的通用溶剂--水已经作为电化学装置中的液体电解质被广泛研究。 在0℃左右的水/冰相转变在自然界中是常见现象，然而，冰的化学和电化学行为很少被研究。

清华大学Hui Wu课题组发现冰相能够提供了有效的离子传输通道，证明冷冻水溶液仍然是离子导电的，可以用作通用的固态离子导体。研究者通过超快速冷冻水溶液，开发了一系列新的低温固态离子导电冰（ICI），通过冷冻含有不同阳离子的硫酸盐（Li⁺，Na⁺，Mg²⁺，Al³⁺，K⁺，Mn²⁺，Fe²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺和Zn²⁺）得到的ICI表现出约10^-7 S cm^-1的离子电导率（Zn²⁺）至~10^-3 S cm^-1（Li⁺），温度范围为-20℃至-5℃。此外研究者还在-40.0℃和-15.0℃的温度范围内测试了一组基于硝酸盐和氯化物的ICI，金属的电化学沉积可以通过使用基于CuSO₄的ICI实现。

ICI的高离子导电性使其成为一种有前途的新材料体系，为设计包括电池和超级电容器在内的所有固态储能装置提供了新的机会。通过简单地冷冻盐水溶液获得的功能性冰材料为固态电化学及其实际应用的基本理解开辟了新的途径。

Hui Wu, Zeliang Guo, Tianshuai Wang, Hehe Wei, Yuanzheng Long, Cheng Yang, Dong Wang, Jialiang Lang, Kai Huang, Naveed Hussain, Chenxi Song, Bo Guan, Binghui Ge, Qianfan Zhang, Ice as Solid Electrolyte to Conduct Various Kinds of Ions, Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201907832

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201907832