创新离子液体电解质：双质子源与K??协同传输增强质子电池性能

为解决质子电池中高效质子源稀缺和界面不稳定的问题，研究人员开发了一种创新型离子液体电解质([emim][Ac] + 4 m HAc + 1 m KAc)。实验表明，该电解质通过HAc和H2O双质子源解离提供H??，K??构建新型传输通道降低阻抗，HAc-KAc缓冲体系优化溶剂化结构并抑制副反应。电池展现出1584 mAh g?1的高放电容量，在6000 mA g?1下循环300次仍保持1217 mAh g?1，为高倍率长循环质子电池设计提供新思路。

　　

这项研究提出了一项突破性电解质设计方案，旨在解决质子电池中质子源供给不足和电极界面不稳定的核心难题。通过实验验证发现，氢质子(H??)主要来源于水分子的解离，而乙酸(HAc)则作为辅助质子源，这种双质子源机制导致充放电过程中质子浓度动态变化。

研究团队创新性地开发出含有乙酸和乙酸钾(KAc)的离子液体电解质体系(1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐，简称[emim][Ac])。实验数据令人振奋：该电池展现出高达1584 mAh g^?1的放电容量，即使在6000 mA g^?1的高电流密度下循环300次后，仍能保持1217 mAh g^?1的优异性能。

深入研究表明，钾离子(K??)的引入开辟了全新的"载体传输通道"，显著降低了质子传输阻力。与此同时，HAc和KAc形成的缓冲体系不仅优化了溶剂化结构，还有效抑制了副反应的发生。离子液体则为离子传输提供了稳定的微环境，这种多组分协同作用机制为开发高性能质子电池指明了新方向。

该工作通过实验与模拟相结合的方法，首次阐明了质子主要来源于被K??和咪唑阳离子溶剂化的HAc和H₂O分子。这一发现不仅解决了质子电池领域的关键科学问题，更为设计高倍率、长循环寿命的储能系统提供了重要理论依据和技术路线。