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由于其優(yōu)異的可靠性、低成本和環(huán)境友好性，水性鋅離子電池（AZIB）在智能設(shè)備和城市的移動和固定儲能方面具有廣闊的前景。然而，目前的挑戰(zhàn)，如負極枝晶生長、正極溶解和副反應(yīng)，阻礙了AZIB的實際應(yīng)用。

在此，南洋理工大學(xué)魏磊團隊開發(fā)了一種低濃度高熵（HE）電解質(zhì)。即通過引入多種陰離子參與協(xié)調(diào)，形成高度無序的溶劑化殼。

研究顯示，這種結(jié)構(gòu)打破了水分子間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，抑制了鋅負極上的界面副反應(yīng)，從而減少了鋅枝晶的形成。這種高熵電解質(zhì)顯著降低了鋅離子的溶劑化能，增強了鋅離子的擴散動力學(xué)，促進了均勻的鋅沉積，提高了電極界面的穩(wěn)定性。

基于此，使用HE-50mM電解質(zhì)的Zn||Zn對稱電池中，循環(huán)穩(wěn)定性超過2000小時，展示了極低的過電位。全電池在低溫下（-20°C）仍表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)性能，展示了高熵電解質(zhì)在極端條件下的抗凍特性和高效能。

圖1. 電解質(zhì)設(shè)計思路

總之，該工作提出了一種低濃度的高熵（HE）電解質(zhì)策略。具體而言，作者通過引入多種陰離子形成復(fù)雜且高度無序的溶劑化結(jié)構(gòu)，以提高鋅離子擴散動力學(xué)和電極界面穩(wěn)定性，顯著延長水系鋅離子電池的循環(huán)壽命，并在低溫下依然保持優(yōu)異的電化學(xué)性能，為開發(fā)低成本、高安全性、高性能的水系電池提供了新的思路。

圖2. 電池性能

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

魏磊，2005年本科畢業(yè)于武漢理工大學(xué)，2011年博士畢業(yè)于丹麥科技大學(xué)，2010-2014年在美國麻省理工學(xué)院進行博士后研究，2014年加入新加坡南洋理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院任南洋助理教授，2019年升任副教授，2018年起任南洋理工大學(xué)光纖技術(shù)研究中心主任。主要從事光纖傳感、纖維光電子及能源器件和智能織物等方面的研究。在Nature、Nature Biotechnology、Nature Photonics等學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文。主要學(xué)術(shù)兼職包括The Optical Society (OSA) Singapore Section主席和IEEE Photonics Society Singapore Chapter常務(wù)委員會委員。

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?南洋理工Angew：高熵電解質(zhì)用于超穩(wěn)定鋅金屬負極

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