35000次！南开大学陈军院士JACS！

南开大学陈军院士团队在JACS发表关于低温锌金属电池的研究，通过阳离子-阴离子缔合调节策略，实现了电池在低温下的高倍率和超稳定循环性能，其中Zn//PANI全电池在5 A g?1下可稳定运行35000次循环。研究背景低温锌金属电池（ZMBs）在高电流密度下易受锌枝晶生长的挑战，影响电池性能和寿命。研究目的旨在解决低温锌金属电池中锌枝晶生长的问题，提高电池在低温下的循环稳定性和倍率性能。研究策略研究人员从分子间关系出发，提出了一种通过匹配不同介电常数溶剂来调节阳离子-阴离子缔合的策略。揭示了阳离子-阴离子缔合强度与低温下锌沉积/剥离性能之间的关系。研究结果综合表征和理论计算表明，具有高离子电导率（在-40°C时为12.09 mS cm?1）的离子缔合电解液和稳定的阴离子衍生固体电解质界面（SEI），共同导致了高度可逆且无枝晶的锌沉积/剥离行为。在-40°C时，Zn//Zn电池可以在5 mA cm?2和10 mAh cm?2下稳定循环超过400小时，Zn//Cu电池在1 mA cm?2和1 mAh cm?2下循环1800次，平均库仑效率（CE）达到99.91%。得益于低温锌沉积/剥离性能的增强，Zn//PANI全电池在0.5 A g?1下稳定运行12000次，在5 A g?1下可稳定运行35000次循环。在-60°C时，Zn//Cu电池在2000次循环中仍然显示出99.68%的高平均CE值。研究意义这项工作强调了阳离子-阴离子缔合调节对于高倍率和无枝晶锌金属负极的重要作用。加深了对低温电解液设计中分子间相互作用的理解，为开发高性能低温锌金属电池提供了新的思路和方法。文献信息论文标题：Electrolyte Design via Cation–Anion Association Regulation for High-Rate and Dendrite-Free Zinc Metal Batteries at Low Temperature发表期刊：Journal of the American Chemical Society发表时间：2024年