复旦王永刚Angew：一种使用不可燃有机电解液的高压锌-有机电池

由于水系电解液中锌的腐蚀和锌枝晶的形成，大多数报道的水系锌电池的优异性能是在低锌负极利用率（<0.6%）和低正极质量负载（<3 mg cm^-2）的情况下实现的。

复旦大学王永刚等人报道了一种新型锌电池有机电解液，它由三氟甲烷磺酸锌（Zn-TFMS）盐、碳酸丙烯酯（PC）和磷酸三乙酯（TEP）的混合溶剂组成。

在这种电解液中，PC溶剂提供了高介电常数，使紧密结合的二价Zn²⁺和阴离子解离，而TEP溶剂通过提供高O供体密度提高了Zn盐在电解液中的溶解度，并赋予电解液不可燃性。具有优化PC/TEP比的电解液具有高安全性、高离子电导率和宽稳定电位窗口。此外，这种电解液可以促进锌沉积/剥离的顺利进行并防止不希望的锌腐蚀。

图1 Zn-TFMS/(TEP+PC)电解液的表征

最后，作者使用优化的电解液制备了Zn//聚三苯胺复合材料（PTPAn）全电池。通过使用原位衰减全反射傅里叶变换红外 (ATR-FTIR) 分析，证实了PTPAn正极在这种电解液中的p型氧化还原反应。

在充电过程中，PTPAn正极(C-N)失去一个电子并带正电(C=N⁺)，然后与电解液中的阴离子(TFMS^–)结合以平衡电荷。放电过程与充电过程相反。此外发现Zn//PTPAn全电池表现出高电压（最大电压为2.0 V，平均电压为1.5 V）和高倍率。

特别是，即使在正极中PTPAn的高质量负载（16 mg cm^-2）也能实现长寿命（2400次循环），其中负极中锌的具有高利用率（3.5%）。

图2 电化学性能及反应机制

A High-voltage Zn-Organic Battery Using Non-flammable Organic Electrolyte. Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202108624

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复旦王永刚Angew：一种使用不可燃有机电解液的高压锌-有机电池

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