电网规模储能迫切需要性价比高、寿命长、高倍率的蓄电池，以有效利用间歇性可再生能源。双离子电池(DIB)以其高功率、高输出电压和环境友好的特点，通过将阴离子嵌入石墨正极，同时在负极上插入或沉积阳离子来储存能量，引起了人们的广泛兴趣。碳酸乙酯（EMC）和碳酸二甲酯（DMC）等碳酸盐溶剂因其粘度低、液体范围宽、电化学稳定性较高而被广泛应用于锂离子电池(LIBs)中。理论上，常规碳酸盐溶剂可以用于低成本，高压Zn/石墨电池。然而，阴离子对碳酸盐的亲核攻击会导致高电位下的氧化击穿。因此设计可稳定锌负极和石墨正极兼容的锌电解质是实现高压锌/石墨电池化学的关键。

近日，中科院青岛生物能源与过程研究所崔光磊研究员，赵井文副研究员报道了通过引入TMP以设计微观非均相阴离子溶剂化网络用于恢复碳酸盐电解质固有的负极稳定性。改进后的电解质保证了2.80 V锌/石墨电池的可逆运行。实验和理论结果都解释了溶剂化结构的变化：TFSI^-阴离子优先被限制在溶剂化区域内，使得TFSI^-配位EMC转变为稳定的非配位EMC。该研究首次成功通过调节阴离子配位环境，来恢复碳酸盐的(电)化学稳定性。

文章要点

1）实验结果显示，改进电解质的电化学窗口提高了0.45 V，使2.80 V的锌/石墨双离子电池具有较长的循环寿命（1000次循环容量保持率为92%）。

2）此外，得益于电解质的高离子电导率和TFSI^-嵌入石墨的主要赝电容行为，基于TMP-EMC溶剂的Zn/石墨电池的功率密度高达5.68 kW kg^-1。

3）通过引入TMP，使得碳酸盐电解质具有不可燃特性。进而使得锌/石墨双离子电池具有阻燃性。

Zheng Chen, et al, Anion solvation reconfiguration enables high-voltage carbonate electrolytes for stable Zn/graphite cells, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI：10.1002/anie.202010423

https://doi.org/10.1002/anie.202010423