Nature Materials：高压水性电池用分子拥挤电解质
Glenn
用不易燃的水系电解质代替易燃的非水系电解质是缓解非水系锂离子电池安全隐患、降低材料和制造成本的有效途径。然而，水系锂离子电池的电压窗口受到水的电化学稳定性的限制，这限制了其能量密度的提高。开发具有宽电压窗、低成本和环保型的水系电解质，是实现安全、高能、可持续锂离子电池的关键。分子拥挤是活细胞中的一种常见现象，在细胞中，分子拥挤剂通过改变氢键结构而大大抑制水的活性。受这一现象的启发，香港中文大学卢怡君团队在Nature Materials上发表研究进展，介绍了一种“分子拥挤”水电解质，它允许通过氢键将水分子限制在拥挤剂聚乙二醇（PEG）网络中，从而获得高工作电池电压（3.2 V）。
本文要点
（1）开发了一类分子拥挤水电解质，在稀Li盐浓度（2m LiTFSI）下，其稳定电压窗口为3.2 V，稳定性良好。
（2）水性Li4Ti5O12/LiMn2O4全电池表现出稳定的比能量75~110 W h kg-1，循环圈数超过300次。
（3）一系列电解液表征，包括核磁共振、红外光谱，OEMS和DFT-MD模拟，证实了“分子拥挤”水系电解质的HER抑制作用。
该研究提出的低盐浓度的分子拥挤电解质为设计低成本、环保、高压的水电解质提供了途径。
Jing Xie, et al. Molecular crowding electrolytes for high-voltage
aqueous batteries. Nature Materials, 2020.
DOI：10.1038/ s41563-020-0667-y
https://www.nature.com/articles/s41563-020-0667-y
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