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?南開/臥龍崗ACS Energy Lett.：離液陰離子和快速動力學正極實現低溫水系鋅電池

在低溫下運行是一個巨大的挑戰，阻礙了水系電池在零度以下的實際應用。低溫下電解液凍結和正極容量有限是主要原因。

南開大學梁靜、澳大利亞臥龍崗大學Shulei Chou等人報道了低溫水系鋅電池的合成電解液/正極設計策略。

所得的水系電解液2 M Zn(CF₃SO₃)₂具有-34.1 °C的低凝固點和-30 °C下4.47 mS cm^-1 的高離子電導率，這使得水系Zn||V₂O₅電池能夠在低溫下運行良好。憑借低溫電解液和快速動力學正極的優勢，Zn||V₂O₅電池在-30 °C下可提供285.0 mAh g^-1 的高比容量，循環1000次后容量保持率為81.7%。

理論計算和光譜研究證明了陰離子特性與電解液凝固點之間的基本相關性：陰離子的靜電勢越高，Zn²⁺-陰離子相互作用越弱，Zn-水配位數越高，從而導致MD模擬中的氫鍵數越少；紅外光譜中的氫鍵強度越低，電解液的冰點越低。

圖1 實驗中所選電解液的特性

圖2 Zn||V₂O₅電池的電化學性能

Chaotropic Anion and Fast-Kinetics Cathode Enabling Low-Temperature Aqueous Zn Batteries. ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01054

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