基于离子液体的锌盐电解质被证明是解决锌离子电池中析氢(HER)副反应和锌枝晶生长的有效途径。香港城市大学支春义等人研发了一种新的电解液,实现了无氢析出和无枝晶的全固态锌离子电池的构建。
本文要点:
1)开发了带有2M的乙基四氟硼酸锌Zn(BF4)2的1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIM] BF4)离子液体作为电解质(ILZE),用于锌离子电池。该电解液从根本上解决了锌离子电池的HER和Zn枝晶问题。而且,在电池制造过程中,电解质可以在空气中稳定存在。
2)电解液可在2 mA cm–2的1500 h周期(3000周期)内实现无氢析出,无枝晶的Zn电镀/剥离,具有接近100%的库仑效率。同时,还可以有效地抑制氧气引起的腐蚀和钝化。这些特性使具有六氰合铁酸钴正极的锌离子电池在4 A g-1和2.05 V的高电压下,实现了40 000次循环,展示出空前的长寿命。
3)以填充有聚环氧乙烷/离子液体基锌盐的聚偏二氟乙烯-六氟丙烯膜为固体聚合物电解质,其厚度为28.6 µm,构建了全固态Zn离子电池。该全固态Zn离子电池在室温下2 A g–1的条件下展示出3万次循环的出色循环性能,可承受高达70°C的高温,–20°C的低温,滥用测试100次循环和八次切割,以及弯曲变形最大可达150°。这是基于新开发电解质的全固态Zn离子电池的首次演示,并且能够同时解决了传统Zn离子电池中深层的氢析出和枝晶生长问题。
Longtao Ma, et al. Hydrogen‐Free and Dendrite‐Free All‐Solid‐State Zn‐Ion Batteries, AM, 2020
DOI: 10.1002/adma.201908121
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201908121