​安大张朝峰AM：水合共晶电解质诱导双界面层用于 100 °C 宽温高性能水系锌离子电池

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​安大张朝峰AM：水合共晶电解质诱导双界面层用于 100 °C 宽温高性能水系锌离子电池

水性锌离子电池（AZIBs的实际应用受枝晶生长、界面副反应以及恶劣环境下电池性能严重下降等限制。
​安大张朝峰AM：水合共晶电解质诱导双界面层用于 100 °C 宽温高性能水系锌离子电池
在此，安徽大学张朝峰等人介绍了一种由Zn(ClO4)2-6H2O、乙二醇(EG)和InCl3溶液组成的新型水合共晶电解质(HEE)，可在-50至50 °C的宽温度范围内有效延长AZIB的寿命。研究表明，H2O分子通过与Zn2+配位和与 EG 形成氢键的双重相互作用被限制在液态共晶网络中，从而削弱了自由水的活性，延长了电化学窗口。
重要的是，冷冻透射电子显微镜和光谱技术揭示了HEE通过共晶分子的解离-还原作用原位形成疏锌/亲锌双层界面。具体来说，亲锌层降低了锌成核的能垒，促进了锌的均匀沉积，而疏锌层则阻止了活性水接触锌表面，从而抑制了副反应。
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图1. Zn2+溶剂化结构的MD模拟以及Zn负极与ZG-14/ln-30的可逆性和稳定性
总之，该工作采用Zn(ClO4)2·6H2O、EG和InCl3设计了一种新型水合共晶电解质ZG-14/ln-30，提高了AZIBs在-50~50℃范围内的稳定性和可逆性。研究表明在这种杂化水合共晶体系中，H2O分子在由Zn(ClO4)2和EG组成的共晶网络内被强烈结合，导致自由水的数量和活性降低，电化学窗口扩大。
此外，水合共晶电解质能够形成由有机-无机杂化疏锌层和金属In亲锌层组成的双层界面相，有利于Zn2+的扩散，并引导无枝晶Zn沿(002)平面沉积。InCl3的掺入不仅缓解了与共晶电解质的低离子电导率，而且通过利用In金属，有效地解决了不均匀锌沉积。因此，水合共晶电解质的研究为开发能够在极端条件下发挥作用的电解质提供了有价值的策略和见解。
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图2. 宽温度范围内的电化学性能及其实际应用
Hydrated Eutectic Electrolyte Induced Bilayer Interphase for High-Performance Aqueous Zn-Ion Batteries with 100 °C Wide-Temperature Range, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202310623

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