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水性多價離子電池由于其固有的成本效益和生態友好性，比非水性多價離子電池更適合大規模工業應用。因此，開發新的電解質并尋找兼容的正負極材料是提高電池性能和可逆性的關鍵。

在此，上海交通大學魏良明，李金金、湖北航天化學技術研究所郭翔等人通過Al₂(SO₄)₃·18H₂O和尿素的偶聯，提出了一種新型的鋁-尿素水合共晶電解質(AUHEE)。尿素輔助的水合鋁離子削弱了鋁離子與水分子之間的強相互作用，從而通過抑制脫氫來抑制負極處的氫沉淀和鈍化。

獨特的電解質溶劑化結構使V₂O₅/AUHEE/Zn電池表現出高放電容量（250 mAh g^-1）和長循環壽命（1500次循環），為高性能水系多價離子電池的開發提供了新的見解。

圖1. 結構表征

總之，該工作通過Al₂(SO₄)₃·18H₂O與尿素偶聯創建了一種新型尿素基水合共晶電解質 (AU15)，并發現了相容的正極材料 (V₂O₅)。AU15具有成本效益、空氣穩定性、環保、弱腐蝕性、高離子電導率和寬電化學窗口等優點。更重要的是，深度共晶效應是由尿素和Al³⁺之間的強相互作用引發的。

實驗和理論計算表明，尿素和水在Al³⁺初級溶劑化殼中的共存導致了[Al(Urea)x(H₂O)y]³⁺物質的形成。此外，在電池充電過程中，鋅負極和電解液之間的界面形成一層鋁鋅合金，提高了負極反應的可逆性。V₂O₅/AU15/Zn電池具有高容量（250 mAh g^-1）和長循環壽命（1500次循環）。因此，該項工作為開發空氣穩定、長循環壽命的水系多價離子電池提供了一條有效途徑。

圖2. 電池性能

Aqueous Aluminum-Zinc Hybrid Ion Batteries with Urea-based Hydrated Eutectic Electrolytes, Nano Energy 2023 DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.109158

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?上交Nano Energy：尿素基水合共晶電解質用于水系鋁鋅混合離子電池

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