7月9日，記者從中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所獲悉，該所崔光磊研究員，趙井文副研究員和南洋理工大學(xué)的張其春教授合作，首次開發(fā)出一種改善鋅電池穩(wěn)定性的水合熔鹽鋅基電解質(zhì)，有效解決了鋅負(fù)極及有機(jī)正極在水系電解質(zhì)中副反應(yīng)和不可逆溶解的問題。相關(guān)成果發(fā)表在《焦耳》期刊（Joule）上，論文第一作者為青島科技大學(xué)楊武海和中科院青島能源所杜曉璠。

鑒于數(shù)十年來的研究基礎(chǔ)及商業(yè)化經(jīng)驗，水系鋅電池依然是“后鋰離子”電池體系中的佼佼者，應(yīng)用價值極大，近年來又迎來了新一輪的關(guān)注。多種正極材料被報道可以與鋅負(fù)極進(jìn)行搭配，以期產(chǎn)生性能的突破。與傳統(tǒng)無機(jī)正極材料不同，有機(jī)材料主體的分子間弱相互作用更加適合多價離子的存儲，而且高度可調(diào)的有機(jī)結(jié)構(gòu)賦予其新的離子反應(yīng)機(jī)制。然而，目前的水系鋅電解質(zhì)尚存在很大不足:（1）水合[Zn(OH2)6]2+離子活性很高，會引起嚴(yán)重的副反應(yīng)及不均勻鋅沉積；（2）有機(jī)電極的放電產(chǎn)物極性較高，易被自由水溶解，造成容量衰減。

近日，中科院青島能源所崔光磊，趙井文和張其春合作，采用水合鋅鹽加中性配體這種簡單、低成本配方，提出了一種由丁二腈（SN）和六水合高氯酸鋅(Zn(ClO4)2·6H2O)組成的水合熔鹽鋅基電解質(zhì)。通過電化學(xué)測試發(fā)現(xiàn)，這種水合熔鹽鋅基電解質(zhì)有效抑制了金屬鋅負(fù)極的枝晶和副反應(yīng)，實現(xiàn)了鋅負(fù)極的長期循環(huán)穩(wěn)定性。通過光譜表征以及理論計算發(fā)現(xiàn)，丁二腈破壞了[Zn(OH2)6]2+溶劑化結(jié)構(gòu)并參與了鋅離子的溶劑化。另外，被丁二腈替換掉的水分子仍被鋅離子的溶劑化層及被電解質(zhì)獨(dú)特的共熔結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)所束縛而以類似結(jié)合水的“被束縛”狀態(tài)而存在。當(dāng)將一種含有硫的醌類聚合物（聚（2, 3-二硫基-1, 4-對苯醌）(PDB)）作為鋅離子電池的正極時，該水合熔鹽有效減少了有機(jī)正極的溶解。在0.3C的條件下，電池循環(huán)了3600次，容量保持率為85.4%。另外，當(dāng)溫度相繼降溫為-10oC和-20 oC時，電池仍表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性并可輸出70 mAh gˉ1和40mAh gˉ1左右的容量，表明這種水合熔鹽電解質(zhì)有望在低溫環(huán)境中應(yīng)用。此研究為新型水系電解質(zhì)的開發(fā)及鋅-有機(jī)電池發(fā)展提供了建設(shè)性思路。