Batteries & Supercaps:氟醚稀释的锌基离子液体电解质应用于锌/石墨双离子电池

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由锌负极和石墨正极组成的锌/石墨双离子电池具有材料成本低、环境友好、安全性高等优点,在电网储能方面具有很强的竞争力。然而,由于阴离子嵌入石墨正极的电位较高,(2.1-3.1 V vs. Zn/Zn2+),常规有机电解液易发生严重的氧化分解,导致电池循环寿命差。离子液体是一类具有宽电化学窗口的电解质,是高压电化学领域最有前途的一类电解质之一。但是由于二价锌离子的高电荷密度特征,锌基离子液体电解质中容易形成较大的离子聚集体网络结构并导致黏度较高,造成锌离子的迁移扩散极为缓慢。



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图1. 锌基离子液体电解质中引入的氟醚稀释剂对锌/石墨双离子电池倍率性能和循环性能的影响。

近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所崔光磊教授及其团队受Batteries & Supercaps邀请,发表了题为“Enhanced Zn2+ transport in ionic liquid electrolyte by hydrofluoroether dilution for high-power and long-life Zn/graphite cells”论文,在锌基离子液体电解质中引入粘度低、氧化稳定性高且几乎不参与Zn2+溶剂化配位的“惰性“氟醚(HFE)作为稀释剂。研究表明引入的氟醚削弱了离子聚集体中阴阳离子间的库伦作用,可将离子聚集体的Stokes半径从1.3 nm降至0.97 nm,相应的Zn2+扩散系数增长了约30倍。离子液体电解液中Zn2+扩散传质加快不仅大幅提升了锌/石墨双离子电池的倍率性能,还有利于负极侧锌的均匀致密沉积,在高面容量下锌沉积/剥离的高可逆性使得“无负极”锌/石墨双离子电池在充放电循环100圈后可保持90%的容量。

文信息

Enhanced Zn2+ Transport in Ionic Liquid Electrolyte by Hydrofluoroether Dilution for High-Power and Long-Life Zn/Graphite Cells

Na Li, Jia Wang, Qingwei Zhang, Prof. Xinhong Zhou, Hao Wang, Guoli Lu, Dr. Jingwen Zhao, Dr. Zheng Chen, Prof. Guanglei Cui


Batteries&Supercaps

DOI: 10.1002/batt.202300058




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