锌（Zn）离子混合电容器（ZIHCs）是一种很有前途的新型柔性电子产品储能器件，但其在能量密度和循环寿命方面仍存在一定的问题。

近日，澳大利亚悉尼大学陈元教授，Zengxia Pei，合肥师范学院孟强强报道了系统地研究了几种标准的锌盐水溶液，并论证了一种有效的调节溶剂化锌离子团簇的脱溶度的策略。

文章要点

1）研究发现，使用ZnCl2盐作为电解质的ZIHCs在使用所有Zn盐电解质组装的ZIHCs中显示出最高的能量密度。

2）实验和密度泛函理论（DFT）计算结果显示，Cl^-诱导的[ZnCl]⁺(H₂O)_n-1（n=1-6）团簇的去溶能明显低于[Zn(H₂O)_n]²⁺。较小的[ZnCl]⁺(H₂O)_n-1团簇可以显著提高多孔碳材料的储能能力。

3）基于上述发现，研究人员进一步开发了一种填充了ZnCl₂的独特的“盐包水”型水凝胶电解质（HE）。结果显示，HE在不牺牲锌金属电极可逆性的情况下实现了较宽的电化学窗口。

4）为了匹配较小的脱溶锌离子，研究人员合成了具有丰富微孔的丝质活性炭（SAC）。由此制成的柔性准固态ZIHC具有电池级别的能量密度（基于碳材料，在功率密度为450 W kg^-1时，能量密度高达217 Wh kg^-1），在100000次充放电循环后容量保持率达到95.1%，具有卓越的循环寿命。

5）在实际应用中，得益于温度适应能力和机械柔性，ZIHCs可作为一种灵活的电源。此外，ZIHCs在低温下具有优异的电化学性能和机械柔韧性，具有良好的温度适应性。-20 ℃的温度下，电流密度为5 A g-1时，40000次循环后的电容保持率为92.9%。

本文的研究结果为制备具有优异能量密度和超长循环寿命的柔性ZIHCs提供了一种可行的解决方案，对其他类似储能器件的设计也具有一定的指导意义。

Cheng Wang, et al, Toward flexible zinc-ion hybrid capacitors with superhigh energy density and ultralong cycling life: the pivotal role of ZnCl₂ salt-based electrolytes, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI：10.1002/anie.202012030

https://doi.org/10.1002/anie.202012030