华科伽龙AFM：耐超低温还不燃，这种电解液助力锌电池−78.5°C下运行！

由于水系电解液的高冰点（T_f）和过度缔合（溶剂-溶剂和溶质-溶剂相互作用）的严重腐蚀性，传统的可充锌电池无法在寒冷地区工作。

图1. 电解液设计

华中科技大学伽龙等开发了一种由ZnCl₂盐和甲醇/二氯甲烷混合物作为溶剂组成的不可燃弱缔合电解液（WASE），以在低温下实现高可逆锌沉积/脱锌。由于抑制了自缔合和对Zn²⁺的适度溶剂化能力， WASE表现出超低的T_f（−119.2°C）和增强的Zn兼容性。

因此，使用低盐浓度的WASE，在不添加过量防冻成分的情况下，在Zn||Zn电池中证明了在−78.5°C下稳定和可逆的锌沉积锌/脱锌，其优异的循环寿命＞2200小时（0.1，1 mAh cm⁻²），Zn||Cu电池中的平均库仑效率（CE）高达99.6%。

图2. 半电池性能

此外，无水WASE可以抑制ZnCl₂的水解，从而抑制电解液和Zn电极之间的腐蚀。由于电解液的物理化学性质增强，具有WASE的Zn||PANI全电池在−50°C（2.5C下4000次循环）、−60°C（2.5C下1300次循环）和−78.5°C（0.25C下200次循环）下几乎没有容量下降，表现出稳定的循环。

这项工作强调了有针对性的缔合态设计在电解液中的关键作用，为在寒冷地区工作的可充锌电池（RZBs）开辟了新的发展方向。

图3. 全电池性能

A Nonflammable Organic Electrolyte with a Weak Association State for Zinc Batteries Operated at −78.5 °C. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202302546

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