水系锌(Zn)电池已被认为用于网格规模储能的有希望的候选者。然而,其循环稳定性通常受到正极材料的结构塌陷和枝晶形成以及在锌负极上不希望出现的析氢而限制。
有鉴于此,复旦大学王永刚教授报道了一种锌有机电池,其中包括一个菲醌大环三聚体(PQ-MCT)正极,一个锌箔负极和一种含有Zn2+的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液的非水电解质。
文章要点
1)研究发现Zn2+-DMF络合物的形成赋予了Zn盐在DMF溶液中的灵活溶解性。结果表明,这种有机电解质的非质子性质可以完全避免不希望的析氢问题,而Zn2+-DMF络合物可以有效地缓解枝晶的生长。此外,已证明PQ-MCT有机固体不仅显示出用于Zn2+储存的快速动力学,而且还显示了在ZnTFMS / DMF电解质中固有的不溶性。
2)实验结果表明,这种Zn-有机(Zn//PQ-MCT)电池具有超过20,000次循环的超长寿命,并且容量衰减可忽略不计以及优异的倍率容量。出乎意料的是,得益于ZnTFMS/DMF电解质的高沸点(157.6 ℃)和低冰点(-70.8 ℃),Zn//PQ-MCT电池甚至可以在-70至150 ℃的宽温度范围内良好运行。
Nan Wang, et al, Zinc-organic Battery with a Wide Operation-temperature Window from -70 to 150 ℃, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI:10.1002/anie.202005603
https://doi.org/10.1002/anie.202005603