锂离子电池pse认证详细简介（ACSEnergyLett调节可充电锌离子电池的水分活度）

最近新兴的可充电锌离子电池具有内在电池安全性和高元素丰度的优势，对环境污染小的特点。然而，推广用于可充电水系锌离子电池的大规模储能应用受到水分子高活性的极大困扰。水分子的高活性仍然对锌离子电池构成威胁，导致锌负极过早失效、正极溶解和低温性能较差。最近，已经报道了许多有效策略来减少水的活性以应对上述挑战。鉴于对水分子状态及其与锌离子电池性能的交织关联的了解较浅，迫切需要强调调节水分活度的重要性并总结水系锌离子电池的最新进展。本观点旨在为使用水溶液化学设计更好的锌离子电池提供一个基本的理解。

图文简介

锌阳极上的界面副反应示意图

水系锌离子电池有望为下一代储能系统提供具有竞争力的电化学性能、低廉的价格、易于加工、良好的安全性和环境友好特性，但仍然存在许多挑战。由于其高活性，水不仅会与锌负极发生反应，还会导致正极溶解和电解质的高凝固点。

平滑的锌沉积和抑制水诱导的寄生反应是锌离子电池实际应用的关键。为了解决这些与锌相关的问题，已经开展了大量研究，主要揭示了以下几个方面：（1）浓缩电解质的出现为缓解这些令人生畏的挑战提供了解决方案。增加盐浓度会加强水和盐阴离子/阳离子之间的相互作用，导致自由态水分子的急剧减少。(2) 有机电解质和离子液体可以为锌负极提供更好的稳定性。(3)在配体的帮助下使Zn 2 溶剂化壳解耦或与水形成氢键可以抑制水的活性。决定Zn 2 的因素有很多溶剂化结构，包括配体的 DN 值、浓度和空间位阻。(4) 构建先进的界面可以屏蔽水与锌阳极之间的直接接触。(5) 由于水和凝胶/胶体电解质之间的强相互作用，凝胶/胶体电解质也可以提供抑制水活性的有效策略。

正极材料在运行过程中会因水在水性介质中的溶解而导致容量显着衰减。浓缩电解质溶液或通过配体操纵电解质的创新可以缓解穿梭问题并有利于电池循环。否则，表面活性剂在阴极表面的吸附也会造成缺水环境，抑制阴极穿梭反应。

配体辅助电解质有望成为未来研究甚至实际应用的最有希望的候选者。

在超低温下部署可充电水电池对于现代便携式电子产品也至关重要。当温度下降时，含水电解质会结冰。在一定程度上，增加锌盐的浓度可以破坏氢键并允许低温操作。不断增加锌盐浓度也会增加离子相互作用，再次导致低温性能损失。氢键和离子相互作用强度在溶液中应很好地平衡，以便获得最低的固液转变温度。此外，具有配体的电解质工程是提高水系锌离子电池低温性能的有效策略。

综上所述，总结了水系锌离子电池的最新进展，有助于读者及时了解最新进展，对水系锌离子电池有更深入的了解。然而，目前的成果与电力系统和大规模储能的实际应用目标相去甚远。首先，考虑到在许多报道的情况下需要过量的锌来维持其循环稳定性，锌负极的宝贵仍然不能满足商业需求。对于实际应用，需要无阳极电池或使用有限量的锌金属作为阳极，这进一步挑战了锌的可逆性。第二，具有高面积容量和贫电解质状态的深度循环阳极对于实现具有更高能量密度和更低成本的水性电池至关重要。第三，低温下离子电导率不足仍然是一个问题，牺牲了电池的倍率能力。第四，宽温范围的锌离子电池更加重要和实用。然而，高温下水的高挥发性限制了它们的高温行为。此外，水往往会在高温下与锌阳极反应，导致锌钝化。高温下水的高挥发性限制了它们的高温行为。此外，水往往会在高温下与锌阳极反应，导致锌钝化。高温下水的高挥发性限制了它们的高温行为。此外，水往往会在高温下与锌阳极反应，导致锌钝化。

为了在实现完全实用的水系锌离子电池的道路上应对这些工程挑战，应进一步努力降低水的活性。配体辅助电解质有望成为未来研究甚至实际应用的最有希望的候选者。考虑因素总结如下：（1）多功能电解质根据配体的选择而变化。待探索的配体种类繁多，使该领域的探索空间十分广阔。(2) 配体的引入有望重组电解质的溶剂化结构或破坏氢键，从而在锌负极可逆性、正极稳定性和低温性能方面产生巨大差异。所以，新兴且有前景的配体辅助电解质在未来值得研究人员更多关注。我们希望这个观点能给研究人员对未来水系锌离子电池的研究提供一些启示。

论文信息

论文题目：Regulating Water Activity for Rechargeable Zinc-Ion Batteries: Progress and Perspective

• 通讯单位：国家先进工业科学技术研究院，筑波大学系统与信息工程研究生院