Localized Anion‐Cation Aggregated Aqueous Electrolytes with Accelerated Kinetics for Low‐Temperature Zinc Metal Batteries

电解质 水溶液 法拉第效率 冰点 溶剂化 无机化学 阳极 化学工程 材料科学 电池(电) 化学 离子 有机化学 电极 物理化学 功率(物理) 物理 量子力学 工程类 热力学
作者
Dongdong Wang,Huili Peng,Shaojie Zhang,Hongxia Liu,Nana Wang,Jian Yang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (50) 被引量:20
标识
DOI:10.1002/anie.202315834
摘要

Aqueous zinc metal batteries hold great promise for large-scale energy storage because of their high safety, rich material resources and low cost. However, the freeze of aqueous electrolytes hinders low-temperature operation of the batteries. Here, aqueous localized anion-cation aggregated electrolytes composed of Zn(BF4 )2 as the salt and tetrahydrofuran (THF) as the diluent, are developed to improve the low-temperature performance of the Zn anode. THF promotes the inclusion of BF4- in the solvation sheath of Zn2+ , facilitating the formation of ZnF2 -rich solid-electrolyte-interphase. THF also affects the hydrogen bonding between neighboring H2 O molecules, effectively lowering the freezing point. Therefore, the full cells of Zn||polyaniline (PANI) exhibit an ultralong cycle life of 8000 cycles with an average Coulombic efficiency of 99.99 % at -40 °C. Impressively, the pouch cells display a high capacity retention of 86.2 % after 500 cycles at -40 °C, which demonstrates the great prospect of such electrolytes in cold regions. This work provides new insights for the design of low-temperature aqueous electrolytes.
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