EcoMat.：低浓度高氯酸盐基共沸盐电解质助力可在-50℃下运行的水系锌离子电池

Nanoyu

2022-01-16

可充电水基锌离子电池(ZIBs)具有成本低、安全性高等优点，被认为是一种很有前途的大规模储能设备。然而，ZIBs水溶液在低温环境下的实际应用受到冻结的水溶液电解质的阻碍，导致离子电导率急剧下降，从而导致电池性能的迅速恶化。

基于此，北京大学深圳研究生院Hang Zhou，武汉大学Yuzheng Guo，蒙彼利埃大学Yachao Zhu报道了开发了一种以低浓度Zn(ClO₄)₂水溶液为基础，在低温(4.23 mS/cm，-50 ℃)下具有良好离子导电性的杂化盐电解质。

文章要点

1）这里介绍的防冻方法与传统的使用“盐中水”电解质、助溶剂或防冻剂添加剂策略的防冻设计完全不同。实验分析和分子动力学模拟表明，与常用的锌基盐（即Zn(CF₃SO₃)₂和ZnSO₄）相比，所制备的Zn(ClO₄)₂电解质具有更快的离子迁移速度。结果表明，Zn(ClO₄)₂电解质通过在溶质ClO₄^-和溶剂型H₂O分子，因此具有优异的防冻性能。

2）使用该电解质制备的ZIB在-50到25 ℃的宽温度范围内表现出显著的比容量、显著的倍率性能和极大的循环稳定性。此外，水基ZIB还表现出出色的能量密度(238.4 Wh/kg)，在-20 ℃下的功率密度（7.9 kW/h）未受影响。进一步，组装的水基ZIB还可以在超低的-50℃下稳定循环1000次以上。

本文提出的高安全性、高性价比的杂化盐电解质是一种很有前途的低温储能策略。 

参考文献

Guoshen Yang, et al, An aqueous zinc-ion battery working at -50 °C enabled by low-concentration perchlorate-based chaotropic salt electrolyte, EcoMat. 2022

DOI: 10.1002/eom2.12165

https://doi.org/10.1002/eom2.12165