水系锌离子电池（ZIB）由于其高安全性而作为有前途的储能装置而受到关注。然而，狭窄的电化学窗口和水分解引起的不利副反应限制了它们的发展。因此，需要限制水活度以增强稳定性并扩大电化学窗口。

本文中，德克萨斯大学奥斯汀分校Charles Buddie Mullins在室温下制备了具有限制水活度的2.9 m（mol kg溶剂−1）Zn(ClO₄)₂−CO(NH₂)₂−H₂O三元水共晶电解质。

文章要点

1）CO(NH₂)₂ 和 H₂O 之间强烈的分子间相互作用减少了游离 H₂O 分子并降低了其抑制寄生反应的活性。与传统的水性电解质相比，这种尿素改性电解质具有相似的离子电导率（6.83 mS cm⁻¹）和粘度（29.5 mPa s），但电化学稳定性窗口（2.6 V）比传统电解质（1.7 V）显着扩大。

2）此外，尿素分子在锌表面的优先吸附和还原介导有机固体电解质界面的形成，从而钝化阳极并促进均匀的锌沉积。因此，这种三元水性电解质使得高压锌/钒电池的容量为125 mAh g^-1，在5 A g^-1下循环300次。

这一发现证明了一种低成本且实用的方法，可以实现具有扩大的电化学稳定性窗口的稳定的水性锌离子电池。

参考文献

Ziqing Wang, et al, Urea-Modified Ternary Aqueous Electrolyte With Tuned Intermolecular Interactions and Confined Water Activity for High-Stability and High-Voltage Zinc-Ion Batteries, Adv. Funct. Mater. 2023, 2304791

DOI: 10.1002/adfm.202304791

https://doi.org/10.1002/adfm.202304791