复旦王永刚Angew.：有机-水混合电解液助力Zn//Zn电池14.5个月运行！

水系锌电池正受到广泛关注，但其应用仍受到H₂O诱导的锌腐蚀和析氢反应的阻碍。在水系电解液中添加有机溶剂以限制H₂O活性是一种很有前景的解决方案，但其代价是会大大降低锌负极的动力学性能。

图1 电解液的光谱和电化学特性

复旦大学王永刚等提出了一种应对这一挑战的简单策略，即在有机-水混合电解液（1, 2-二甲氧基乙烷(DME) +水）中加入50 mM碘离子，从而使电解液同时具有低H₂O活性和加速Zn动力学的优点。

研究显示，DME可以破坏H₂O的氢键网络，并将H₂O从Zn²⁺溶剂化壳中去除，从而有效防止Zn钝化。此外，这项研究还发现，吸附在锌表面的I-不仅能将Zn²⁺的解溶剂化势垒从74.33 kJ mol^-1降低到32.26 kJ mol^-1，还能增强均匀成核行为。

图2 Zn²⁺离子沉积动力学评价及相应的示意图

因此，采用这种电解液的Zn//Zn电池在10%的Zn利用率（10%的放电深度）和 1.77 mA cm^-2（或1.77 mAh cm^-2）的电流密度下循环寿命达到5000小时（14.5 个月）。

值得注意的是，采液这种电解液的Zn//Zn电池在75%的超高锌利用率（即DOD为 75%）条件下，以8.85 mA cm^-2（或 13.35 mAh cm-2）的高电流密度保持稳定循环超过300小时。此外，作者还利用这种电解液制备了一个Zn//VS₂全电池，在27%的高Zn利用率下，该电池的循环寿命长达170次。

图3 Zn//VS₂@SS全电池性能

Boosting Zn Anode Utilization by Trace Iodine Ions in Organic–Water Hybrid Electrolytes through Formation of Anion-rich Adsorbing Layers. Angewandte Chemie International Edition 2023. DOI: 10.1002/anie.202309594

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