Aqueous Batteries Operated at −50 °C

电解质 水溶液 离子电导率 二甲基亚砜 电导率 摩尔电导率 离子键合 无机化学 冰点 分子 电化学 化学 离子 材料科学 物理化学 有机化学 电极 热力学 物理 元素分析
作者
Qingshun Nian,Jiayue Wang,Shuang Liu,Tianjiang Sun,Shibing Zheng,Yan Zhang,Zhanliang Tao,Jun Chen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:58 (47): 16994-16999 被引量:359
标识
DOI:10.1002/anie.201908913
摘要

Abstract Insufficient ionic conductivity and freezing of the electrolyte are considered the main problems for electrochemical energy storage at low temperatures (low T). Here, an electrolyte with a freezing point lower than −130 °C is developed by using dimethyl sulfoxide (DMSO) as an additive with molar fraction of 0.3 to an aqueous solution of 2 m NaClO 4 (2M‐0.3 electrolyte). The 2M‐0.3 electrolyte exhibits sufficient ionic conductivity of 0.11 mS cm −1 at −50 °C. The combination of spectroscopic investigations and molecular dynamics (MD) simulations reveal that hydrogen bonds are stably formed between DMSO and water molecules, facilitating the operation of the electrolyte at ultra‐low T. Using DMSO as the electrolyte additive, the aqueous rechargeable alkali‐ion batteries (AABs) can work well even at −50 °C. This work provides a simple and effective strategy to develop low T AABs.
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