共晶电解质中的氢键重构机制实现了超长寿命的锌离子电池

《Journal of the American Chemical Society》：Hydrogen Bond Reconstruction Maneuver in Eutectic Electrolyte Enables Ultralong-Lifespan Zinc-Ion Batteries

研究通过重构胆碱-氯基离子液体电解质的氢键供体-受体身份，形成氯离子主导的溶剂结构，在锌表面构建有机-无机杂化固体电解质膜，实现无枝晶锌负极，在0.5 mA cm?2下循环18175小时（2.07年）且20 mA cm?2下容量达42 Ah cm?2。组装的锌||AC@I?软包电池表现出稳定的倍率与循环性能。

　　

共晶电解质（EEs）是一种离子液体类似物电解质，由于其低成本、高稳定性、可生物降解性、不易燃性和易于制备的特性而备受关注。常用的季铵盐作为氢键（HBs）的受体，而无机阴离子则主要固定在电解质结构中。本文通过重新设计氢键供体-受体结构，成功制备了一种基于胆碱-氯化物的新型共晶电解质，从而释放了阴离子的限制。多种光谱表征方法结合理论分析证实了重构的氢键的存在以及以阴离子为主导的溶剂化结构的形成。在锌（Zn）表面形成了有机-无机杂化固体电解质界面膜，实现了无枝晶的锌电极，并在0.5 mA cm^–2的电流密度下获得了长达18175小时（约2.07年）的高可逆锌沉积/剥离性能；即使在20 mA cm^–2的电流密度下，也展现了高达42 Ah cm^–2的超高累积容量。此外，组装的Zn || AC@I₂ pouch电池表现出稳定的倍率与循环电化学性能。这项研究为开发高安全性、实用性的锌离子电池提供了新的思路。