锌-铜氧化还原对具有多种优点，这促使我们通过在基于氯化锌的水性/有机双相电解质中结合氯化物穿梭化学来重建可充电 Daniell 电池。建立离子选择性界面以限制水相中的铜离子，同时确保氯离子转移。

近日，湖南大学Xiao Liang结合了锌铜氧化还原和迷人的氯离子穿梭的优势，开发了一种可充电的历史性Daniell电池。

文章要点

1）它是通过利用水/有机两相电解液实现的，它建立了一个离子选择界面，允许限制水相中的铜离子以及氯离子，氯离子作为两相之间的电荷载体，以保持电中性。

2）这种双相电解液由氯化锌水溶液和Tf₂N基离子液体组成，其中阴极位于水相中，而锌阳极位于有机相中。铜离子在两相电解液界面的交叉与铜离子的配位结构密切相关，这种配位结构可以根据水相中的氯化锌浓度进行合理的调节。

3）结果表明，铜-水-氯络合物是抑制铜在有机相中存在的指示剂，在>15 M的氯化锌水溶液中铜占主导地位；反之，铜离子主要以水合状态存在，并具有自发性地溶解在有机相中。这使得Cu²⁺在15m的ZnCl₂水相和有机相之间的分配比达到2700，这为Cu^II-Cu^I-Cu⁰之间的逐步氧化还原反应提供了高度可逆的铜电化学。

4）两相电解液的溶液溶剂化结构相关的离子选择界面可以极大地缓解活性物质的交叉，并提供快速的转化动力学。此外，由于活性物质物种部分溶解在水相中，因此提高了活性物质的利用率。进一步证明，这种在有机相中消除金属离子的策略可以扩展到氯化铁、氯化镍和钒氧化物，这代表了一种改进氯化物穿梭电池性能的强有力的方法。

参考文献

Xu, C., Lei, C., Li, J. et al. Unravelling rechargeable zinc-copper batteries by a chloride shuttle in a biphasic electrolyte. Nat Commun 14, 2349 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-37642-2

https://doi.org/10.1038/s41467-023-37642-2