水性鋅基電池(ZBBs)由于其高安全性，低成本和高能量密度而廣泛用于便攜式和網(wǎng)格規(guī)模的應(yīng)用。然而，在充電期間陽極上不均勻的鋅沉積和鋅枝晶的形成降低了ZBB的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，由于離子電導(dǎo)率突然下降，傳統(tǒng)的水性電解質(zhì)不能在低溫下工作，從而限制了水性ZBBs的適用溫度范圍。

最近，由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所(DICP)的李憲峰教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)了一種用于水性ZBBs的耐低溫，經(jīng)濟(jì)高效，安全且環(huán)保的混合電解質(zhì)。

這項工作發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》上。

由水(H 2 O)，乙二醇(EG)和硫酸鋅(ZnSO 4)組成的已開發(fā)電解質(zhì)在低溫下顯示出高的鋅離子電導(dǎo)率。

李教授說：“我們通過實(shí)驗(yàn)和理論計算證明了Zn 2+與EG的獨(dú)特溶劑化作用。”

這種相互作用不僅可以增強(qiáng)EG和H 2 O之間的氫鍵，使混合電解質(zhì)具有較低的凝固點(diǎn)，而且可以削弱Zn 2+與H 2 O的溶劑化相互作用，從而實(shí)現(xiàn)高度可逆的Zn / Zn 2+化學(xué)性質(zhì)和鋅沉積均勻。

具有混合電解質(zhì)的Zn離子混合超級電容器(ZHSC)和Zn離子電池(ZIB)均顯示出高能量密度，高功率密度和-20°C的長壽命。EG / H 2 O比例可調(diào)的該系列混合電解質(zhì)在性能和成本之間提供了良好的平衡，這使它有希望在各個地區(qū)得到應(yīng)用。

這項工作為設(shè)計低溫儲能設(shè)備的電解質(zhì)提供了啟示。它得到了中國自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院電化學(xué)儲能工程實(shí)驗(yàn)室的支持。