水系锌离子电池因其理论容量大、安全可靠、环保、成本低等优点，已成为新一代可充电电池的研究热点。然而，不规则枝晶生长和复杂的副反应等关键问题严重制约了锌离子电池的进一步产业化。

近日，北京化工大学Shimou Chen，邱介山教授，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院Guolin Hou设计了一种多功能半固定化离子液体界面(SIP)，在-35到60°C的大电流下，实现了Zn负极热力学稳定性和Zn²⁺的快速输运。

文章要点

1）聚丙烯腈(PAN)骨架与半固定化IL功能化SiO₂纳米粒子（SiO₂@IL）的界面层显示出许多独特的优点：i）在各组分间结合能的调节方面，SiP层通过阻止自由水进入，降低了锌离子的解溶能垒，同时抑制了HER的活性；ii）自由阴离子相提供了一个快速的离子传输通道，提高了离子的电导率和锌离子的迁移数，最终提高了热力学稳定性和宽温度下的离子传输动力学；iii）固定化的SiO₂@阳离子在自极化电场作用下起到了共轭架子的作用，使锌离子通量均匀，并沿(002)晶面诱导均匀的形核和平面沉积。

2）实验结果显示，对称锌电池在20 mA cm^-2下表现出1800 h的长循环寿命，甚至在-35和60°C下的长循环跨度超过2000 h。此外，Zn//MnO2和Zn//Mg_0.1-V₂O₅·H₂O (MgVO)全电池可以提供优异的循环和倍率性能（20 A g^-1下1000次循环）和宽温度性能（-35 °C下80次循环85.8%，60 °C 800次循环后约200 mAh g^-1）。重要的是，Zn//nitrogen-doped carbon (NC)电池表现出超长的循环寿命，80000次循环，容量衰减可以忽略不计。此外，该软包电池还表现出500次的长循环稳定性。

参考文献

Ming Zhao, et al, Semi-immobilized Ionic Liquid Regulator with Fast Kinetics towards Highly Stable Zinc Anode  under -35 °C to 60 °C, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202203153

https://doi.org/10.1002/adma.202203153