南洋理工Angew：高熵电解质用于超稳定锌金属负极

由于其优异的可靠性、低成本和环境友好性，水性锌离子电池（AZIB）在智能设备和城市的移动和固定储能方面具有广阔的前景。然而，目前的挑战，如负极枝晶生长、正极溶解和副反应，阻碍了AZIB的实际应用。

在此，南洋理工大学魏磊团队开发了一种低浓度高熵（HE）电解质。即通过引入多种阴离子参与协调，形成高度无序的溶剂化壳。

研究显示，这种结构打破了水分子间的氢键网络，抑制了锌负极上的界面副反应，从而减少了锌枝晶的形成。这种高熵电解质显著降低了锌离子的溶剂化能，增强了锌离子的扩散动力学，促进了均匀的锌沉积，提高了电极界面的稳定性。

基于此，使用HE-50mM电解质的Zn||Zn对称电池中，循环稳定性超过2000小时，展示了极低的过电位。全电池在低温下（-20°C）仍表现出优异的循环性能，展示了高熵电解质在极端条件下的抗冻特性和高效能。

图1. 电解质设计思路

总之，该工作提出了一种低浓度的高熵（HE）电解质策略。具体而言，作者通过引入多种阴离子形成复杂且高度无序的溶剂化结构，以提高锌离子扩散动力学和电极界面稳定性，显著延长水系锌离子电池的循环寿命，并在低温下依然保持优异的电化学性能，为开发低成本、高安全性、高性能的水系电池提供了新的思路。

图2. 电池性能

High‐Entropy Electrolytes with High Disordered Solvation Structures for Ultra‐Stable Zinc Metal Anodes, Angewandte Chemie International Edition 2024

魏磊，2005年本科毕业于武汉理工大学，2011年博士毕业于丹麦科技大学，2010-2014年在美国麻省理工学院进行博士后研究，2014年加入新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院任南洋助理教授，2019年升任副教授，2018年起任南洋理工大学光纤技术研究中心主任。主要从事光纤传感、纤维光电子及能源器件和智能织物等方面的研究。在Nature、Nature Biotechnology、Nature Photonics等学术期刊上发表论文。主要学术兼职包括The Optical Society (OSA) Singapore Section主席和IEEE Photonics Society Singapore Chapter常务委员会委员。

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