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研究概述

为了应对水系锌基电池中低放电平台（< 1.5 V）的挑战，人们研究了高浓度盐，因为它们具有宽电化学窗口（~3 V）。

然而，这些电解液主要是防止负极的析氢和枝晶生长，没有显著提高电压性能。

基于此，2024年10月16日，郑州大学周震教授/Li Song、清华大学曲良体教授、中国科学院力学研究所刘峰副研究员在国际期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Solvent Polarity-Induced Regulation of Cation Solvation Sheaths for High-Voltage Zinc-Based Batteries with a 1.94 V Discharge Platform》的研究论文。

在此，研究人员介绍了一种通过调节溶剂极性来调节混合电解液中阳离子溶剂化鞘，降低Zn/Zn²⁺氧化电位和水活度的方法。

通过二甲基亚砜和水之间的强阳离子-水配位和氢键作用，设计的电解液在低浓度下实现了比传统浓电解液更宽的电化学窗口（4 V）。

研究表明，使用这种电解液，Zn/Zn电池的循环寿命达到了惊人的4340次，而Zn/锰酸锂电池则实现了超过1.9 V的高放电平台，且具有优异的循环稳定性。

采用聚乙烯醇基混合电解液的锌基微电池也实现了创纪录的1.94V高放电平台。

这项工作为开发用于高性能可持续储能的低浓度电解液提供了一种有前途的策略。

图文解读

图1：电解液的物理和电化学特性

图2：机理分析

图3：MBs的电化学性能

文献信息

Solvent Polarity-Induced Regulation of Cation Solvation Sheaths for High-Voltage Zinc-Based Batteries with a 1.94 V Discharge Platform, Angewandte Chemie International Edition, 2024.

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