在追求高性能储能系统的过程中,具有连续I-/I2/I+氧化还原对的四电子锌碘水系电池(4eZIBs)因其具有提供高能量密度和丰富资源的潜力而备受青睐。然而,正价I+在传统水系电解质中易发生水解以及Zn镀层/剥离的不稳定性带来了巨大挑战。为此,我们在2 m ZnCl2水溶液中引入聚乙二醇(PEG 200)作为助溶剂,设计出一种宽温电解质。通过光谱表征和理论模拟相结合的综合研究,阐明了PEG通过全局弱PEG-H2O相互作用破坏了水的本征强H键,从而加强了水的O─H共价键,并增强了与Zn2+的配位。这种协同效应大大降低了水的活性,从而抑制了I+的水解,促进了I-/I2/I+氧化还原动力学,减轻了I3−的形成,并平滑了锌的沉积。优化混合电解质中的4eZIB不仅具有卓越的循环能力,在20,000 次循环中每循环衰减率低至0.0009%,库仑效率接近单位,而且在40 °C至-40 °C的宽温度范围内表现出稳定的性能。这项研究为合理设计4eZIB的电解质提供了宝贵的启示。
图文简介
PEG混合电解质的示意图及其对碘氧化还原的影响
混合电解质的电解质结构
混合电解质的特性
不同电解质锌碘电池的电化学行为及紫外光谱表征
混合电解质的电化学测试与物理表征及杂化电解质的结构分析
采用7-3混合电解质的锌碘电池的电化学性能
论文信息
通讯作者:Xiao Liang
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