​上交Nano Energy：尿素基水合共晶电解质用于水系铝锌混合离子电池

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​上交Nano Energy：尿素基水合共晶电解质用于水系铝锌混合离子电池
水性多价离子电池由于其固有的成本效益和生态友好性，比非水性多价离子电池更适合大规模工业应用。因此，开发新的电解质并寻找兼容的正负极材料是提高电池性能和可逆性的关键。
​上交Nano Energy：尿素基水合共晶电解质用于水系铝锌混合离子电池
在此，上海交通大学魏良明，李金金、湖北航天化学技术研究所郭翔等人通过Al2(SO4)3·18H2O和尿素的偶联，提出了一种新型的铝-尿素水合共晶电解质(AUHEE)。尿素辅助的水合铝离子削弱了铝离子与水分子之间的强相互作用，从而通过抑制脱氢来抑制负极处的氢沉淀和钝化。
独特的电解质溶剂化结构使V2O5/AUHEE/Zn电池表现出高放电容量（250 mAh g-1）和长循环寿命（1500次循环），为高性能水系多价离子电池的开发提供了新的见解。
​上交Nano Energy：尿素基水合共晶电解质用于水系铝锌混合离子电池
图1. 结构表征
总之，该工作通过Al2(SO4)3·18H2O与尿素偶联创建了一种新型尿素基水合共晶电解质 (AU15)，并发现了相容的正极材料 (V2O5)。AU15具有成本效益、空气稳定性、环保、弱腐蚀性、高离子电导率和宽电化学窗口等优点。更重要的是，深度共晶效应是由尿素和Al3+之间的强相互作用引发的。
实验和理论计算表明，尿素和水在Al3+初级溶剂化壳中的共存导致了[Al(Urea)x(H2O)y]3+物质的形成。此外，在电池充电过程中，锌负极和电解液之间的界面形成一层铝锌合金，提高了负极反应的可逆性。V2O5/AU15/Zn电池具有高容量（250 mAh g-1）和长循环寿命（1500次循环）。因此，该项工作为开发空气稳定、长循环寿命的水系多价离子电池提供了一条有效途径。
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图2. 电池性能
Aqueous Aluminum-Zinc Hybrid Ion Batteries with Urea-based Hydrated Eutectic Electrolytes, Nano Energy 2023 DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.109158

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