杨程凯/于岩/王骞AFM：三元电解液增强锌离子电池的界面电化学和温度耐受性

锌离子电池（ZIBs）的实际应用面临着一些挑战，特别是在宽温度范围内电解液的差可逆性和水的反应性。

图1. 电解液设计和表征

福州大学杨程凯、于岩、太原理工大学王骞等以四氢糠醇(THFA)、H₂O和Zn(OTf)₂为基础，设计了一种具有显著分子间相互作用的三元电解液，以解决-40至60℃温度范围内的这些难题。

具体而言，作为一种醚醇化合物，THFA分子中含有-OH和-C-O-C-官能团，可作为双重氢键载体和双齿配体，使其成为一种优良的溶剂，它可以与Zn(OTf)₂形成有机电解液。

基于此，作者采用密度泛函理论（DFT）、分子动力学（AIMD）和实验方法，对涉及THFA、OTf-和H₂O的三元溶剂化簇的作用、机制和结构进行了研究。

研究发现，THFA的氢键诱导相互作用促进了 OTf-参与溶剂化簇，而与Zn²⁺的双齿螯合配位则确保了贫水溶剂化簇的形成。此外，Zn表面的界面电化学反应也受到调节，呈现出优先逐层（0 0 2）定向沉积的稳定固体电解质界面（SEI）。

图2. 界面分析

得益于三元电解液的优势，采用这种电解液的对称电池和全电池在高温（60℃）、低温（-40℃）和高电流等苛刻条件下都能保持优异的性能。采用三元电解液的Zn||VO₂电池在60℃和3 A g^-1条件下循环500次后，容量仍能保持在237.5 mAh g^-1和86.71%的保持率。总体而言，这种独特的三元电解液设计使高性能ZIB成为可能。

图3. 电化学性能研究

Boosting Zinc-Ion Batteries with Innovative Ternary Electrolyte for Enhanced Interfacial Electrochemistry and Temperature-Resilient Performance. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202310825

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杨程凯/于岩/王骞AFM：三元电解液增强锌离子电池的界面电化学和温度耐受性

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