盡管可充電水系鋅離子電池（ZIBs）作為最有前景的儲能系統(tǒng)之一，具有成本低、環(huán)境友好、高功率密度和高安全性等優(yōu)點，但其實際應(yīng)用在很大程度上受到鋅腐蝕、枝晶生長和正極溶解的限制。
在此，浙江大學謝健副教授等人提出了一種環(huán)保低成本的含正常鹽濃度（NaTfO、Zn(TfO)2）的水/乙醇雜化（WEH）電解液，以提高具有錳普魯士藍（MnPB）正極和金屬鋅負極（MnPB/Zn 電池）的Daniell型電池的循環(huán)壽命。電化學測試表明，當使用95 wt%乙醇/5 wt% 水電解液（乙醇包水電解液）時，電池表現(xiàn)出最佳的電化學性能。
該電池在0.5 C時可產(chǎn)生~80 mAh g-1的高放電容量，具有1.53 V的高工作電壓。甚至在高達50 C的電流倍率下，電池仍可提供72.3 mAh g-1的高放電容量，對應(yīng)于0.5 C時容量的90.4%。此外，該電池還表現(xiàn)出超長的循環(huán)壽命，在5 C下20000次循環(huán)后仍保持91.6% 的容量，庫侖效率高（>99.8%）且循環(huán)期間的壓降可忽略不計。
圖1. 基于WEH電解液的MnPB/Zn紐扣電池性能
研究表明，原位光學顯微鏡、分子動力學（MD）模擬和DFT計算用于闡明具有乙醇包水電解液的電池超長循環(huán)壽命的機制，該電池的優(yōu)異電化學性能歸因于抑制了MnPB 溶解和H2釋放，且實現(xiàn)了均勻的無枝晶Zn剝離/鍍層。
此外，微量水的存在對穩(wěn)定PB的結(jié)構(gòu)起著關(guān)鍵作用。作者進一步組裝了軟包電池以評估該電解液的實用性，軟包電池表現(xiàn)出穩(wěn)定的循環(huán)且可在沒有任何電池管理系統(tǒng)（BMS）的情況下通過串聯(lián)或并聯(lián)輕松擴大容量和電壓。
重要的是，作者還研究了通過降低鹽濃度和使用廉價鹽/廢液來進一步降低成本的潛在解決方案?？傊赪EH電解液的電池具有成本低、環(huán)境友好和優(yōu)異的電化學性能等優(yōu)點，使其在大規(guī)模儲能中具有廣闊的應(yīng)用前景。
Low-cost and long-life Zn/Prussian blue battery using a water-in-ethanol electrolyte with a normal salt concentration, Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.03.023
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