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AM：用于高性能固態(tài)鋅離子電池的增強側(cè)鏈運動聚合物單離子導(dǎo)體

鋅基固體聚合物電解質(zhì)(SPE)在實現(xiàn)高性能和安全的鋅離子電池方面具有巨大的潛力?；诰酆衔飭坞x子導(dǎo)體(PSIC)的SPEs可以在很大程度上消除電極的陰離子遷移和副反應(yīng)以及降低極化。然而，由于離子局域相互作用緊密，聚合物鏈運動緩慢，普通PSIC的離子電導(dǎo)率仍不能令人滿意。

這里，香港城市大學(xué)支春義教授、范俊教授以及悉尼大學(xué)裴增夏等人采用雜環(huán)四唑作為側(cè)鏈陰離子中心，優(yōu)化了電荷離域化和增強了側(cè)鏈運動，制備了一種新型PSIC，并通過分子動力學(xué)(MD)模擬驗證了這一結(jié)果。

圖1. 不同固態(tài)電解質(zhì)中鋰離子傳輸示意圖

圖2. PSIC的合成及表征

圖3. Zn‖V₂O₅全電池性能表征

制備的PSIC離子電導(dǎo)率高達5.4 × 10^?4 S cm^?1,Zn²⁺遷移數(shù)高達0.94。基于PSIC，在低極化電位的情況下實現(xiàn)了無枝晶和無氫氣析出的鋅電鍍/剝離循環(huán)(2000 h)。進一步組裝的Zn‖V₂O₅電池表現(xiàn)出優(yōu)于其他固態(tài)ZZIB的性能，包括放電容量高(196 mAh g^?1)，優(yōu)異的倍率能力(即使在6 C下也能達到64 mAh g^?1)，循環(huán)壽命長(10000次循環(huán)后容量保留率為88.5%)。

此外，得益于SPE在運行過程中的高穩(wěn)定性，該固體電池具有顯著的壽命(90天)、較低的自放電率(容量損失約0.18% /天)和良好的溫度適應(yīng)性。基于PSIC的SPE具有先進的離子傳輸結(jié)構(gòu)，使固體ZIBs具有顯著的性能提高，高安全性和耐用性。

Chen, Z., Wang, T., Hou, Y., Wang, Y., Huang, Z., Cui, H., Fan, J., Pei, Z. and Zhi, C. (2022), Polymeric Single Ion Conductors with Enhanced Side Chains Motion for High-performance Solid Zinc Ion Batteries. Adv. Mater.. Accepted Author Manuscript 2207682. https://doi.org/10.1002/adma.202207682

Angew：耐堿防凍添加劑，使水系鋅||鎳電池工作在-60°C

鋅||鎳電池等堿性水電池因其能量密度高、安全性高、成本低等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。然而，水溶液電解質(zhì)的凍結(jié)和在堿性條件下循環(huán)穩(wěn)定性差，阻礙了它們在零下條件下的運行。

香港城市大學(xué)支春義教授和中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院彭超副研究員等通過將二甲基亞砜 (DMSO) 作為耐堿性防凍添加劑添加到1M KOH溶液中，構(gòu)建了一種穩(wěn)定的水性電解質(zhì)，其最低凝固點可低至-90℃。

圖1. 不同添加劑的堿耐受能力比較

圖2. 不同電解質(zhì)中Zn循環(huán)穩(wěn)定性比較

圖3. Zn||Ni電池的電化學(xué)性能表征

作者發(fā)現(xiàn)DMSO在堿性條件下有效地延緩Zn負極的腐蝕，防止Zn枝晶的形成，使1 mA cm^-2和0.5 mAh cm^-2條件下的鋅電鍍/剝離循環(huán)超過700 h。此外，作者制備的Zn||Ni電池可耐受低至-60℃的工作溫度，在0.5 C條件下，在-40℃下放電容量保持84.1%，在-60℃下放電容量保持60.6%。即使在-40℃下2 C條件下，循環(huán)容量也能保持600次，放電容量保持在86.5%。

Chen, S., Peng, C., Xue, D., Ma, L. and Zhi, C. (2022), Alkaline Tolerant Antifreezing Additive Enabling Aqueous Zn||Ni Battery Operating at -60 °C. Angew. Chem. Int. Ed.. Accepted Author Manuscript. https://doi.org/10.1002/anie.202212767

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