使用液态电解液化学电池是什么（可充电锌电池的共熔电解液化学）

使用液态电解液化学电池是什么（可充电锌电池的共熔电解液化学）近日，来自加拿大英属哥伦比亚大学的刘健教授和第一作者陆学君博士在国际知名期刊Small上发表题为“Eutectic Electrolytes Chemistry for Rechargeable Zn Batteries”的综述。该综述介绍了共熔电解液的定义和分类，以及近期共熔电解液在可充电锌电领域的应用。最后对未来电解液的设计和可充电电池的发展做出指导性建议和展望。【文 章 简 介】单位：加拿大英属哥伦比亚大学【研 究 背 景】可充电锌电池（RZB）由于其低成本、高安全性和环境友好的特性，可作为锂离子电池的替代品。然而在设计具有高成本效益且与电极材料具有良好相容性的电解液体系时，高能量/功率密度以及长寿命需求阻碍了它们在储能装置的进一步应用。共熔电解液因其简易的制备和较高的可调性作为一类新型电解液被广泛报道和探索。最近，虽然一些观点总结了共熔电解液在金属基电池中的发展和应用，但它们仍处于

【文 章 信 息】

可充电锌电池的共熔电解液化学

第一作者：陆学君

通讯作者：刘健*

单位：加拿大英属哥伦比亚大学

【研 究 背 景】

可充电锌电池（RZB）由于其低成本、高安全性和环境友好的特性，可作为锂离子电池的替代品。然而在设计具有高成本效益且与电极材料具有良好相容性的电解液体系时，高能量/功率密度以及长寿命需求阻碍了它们在储能装置的进一步应用。共熔电解液因其简易的制备和较高的可调性作为一类新型电解液被广泛报道和探索。最近，虽然一些观点总结了共熔电解液在金属基电池中的发展和应用，但它们仍处于起步阶段，值得进一步关注和讨论。本综述系统地介绍了共熔电解液的基本原理和定义，并介绍了其具体分类以及在RZB领域的最新进展。另外，本文还对共熔电解液体系的各种组成对可充电锌电池化学的影响进行了论述，包括电解液/电极界面和离子/电荷传输动力学。本文最后提出共熔电解液对RZB应用的挑战和展望，为新型电解液设计和实现优异的 RZB 应用提供了指导。

【文 章 简 介】

近日，来自加拿大英属哥伦比亚大学的刘健教授和第一作者陆学君博士在国际知名期刊Small上发表题为“Eutectic Electrolytes Chemistry for Rechargeable Zn Batteries”的综述。该综述介绍了共熔电解液的定义和分类，以及近期共熔电解液在可充电锌电领域的应用。最后对未来电解液的设计和可充电电池的发展做出指导性建议和展望。

图1. 可充电锌电池的共熔电解液的总结和展望。

【本 文 要 点】

要点一：共熔电解液的定义和设计策略

低共熔溶剂（DES）被描述为 Lewis 或 Brønsted 酸和碱的低共熔混合物，其中可以包含多种阴离子和/或阳离子物质。通常，季铵盐与金属盐或氢键供体的络合存在于 DES 中通过氢键发生电荷离域，与单个组分的熔点相比，混合物的熔点降低。分子间相互作用形成共熔电解液，并通过比较所得液体中不同组分的相互作用强度容确定电解液的形成类型。为了设计最佳效果的共熔电解液，我们提出了一种“金字塔”策略，结合共熔电解液的配方和形成机制从多角度思考并建立新的共熔系统，解决锌基电池的 Zn2 溶剂化结构、界面稳定性、正极溶解和安全性等问题。

要点二：共熔电解液在锌基电池的应用

本文详细地总结和讨论各种共熔电解液在锌基电池中的最新应用，包括非水、含水和固态共熔体系的详细分类，为新型共熔电解液的设计和应用提供参考和理论指导。

要点三：锌基电池中的共熔电解液化学

共熔电解液作为电解液领域的冉冉新星，其从电解液的角度建设性地利用锌基电池中的界面策略，通过控制锌负极/电解液界面化学和离子/电荷运输动力学进一步优化共熔电解液的成分，例如低解离能的溶剂化结构和具有氢键相互作用的分子复杂结构在共熔电解液中进行协同调控，最终通过共熔对沉积的影响决定共熔电解液/电极界面的组成和稳定性，电位和相应的沉积顺序。

要点四：总结和前瞻

在这篇综述中，我们全面阐述了共熔电极液的基本原理，包括对定义、组成、形成机理和检测技术在锌基电池中的应用进行了明确的讨论。与传统的电极液体系相比，共熔电极液具有高离子电导率、热稳定性、不可燃性、无毒和低成本等优点，并且验证了共熔型混合物是一种具有前景的绿色材料，可用于构建经济实惠、安全且可商业化的可充电锌基电池。总体而言，共熔电极液已表现出其作为开辟先进的锌基电池新途径的巨大潜力，特别是在经济、可行和环境友好方面。 同时，共熔电解液的多种类型和功能为其他储能设备（例如钠、钙、铝和镁基电池/超级电容器）的加速发展的提供了桥梁。

【文 章 链 接】

Lu X. Hansen E. J. He G. Liu J. Eutectic Electrolytes Chemistry for Rechargeable Zn Batteries. Small 2022 2200550.

https://doi.org/10.1002/smll.202200550

【第 一 作 者 介 绍】

陆学君博士简介：Dr. Xuejun Lu received his Ph.D. at Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM Spain) under the supervision of Prof. Francisco del Monte and Dr. María Concepción Gutiérrez in July 2021. He is currently a postdoc research fellow in Prof. Jian Liu's group at the University of British Columbia (UBC Canada). His research now focuses on advanced aqueous electrolytes via designing eutectic liquid mixtures for the implementation of electrochemical energy storage devices.

【通 讯 作 者 简 介】

刘健教授简介：

Dr. Jian Liu is an Assistant Professor and Principal’s Research Chair in Energy Storage Technologies at the University of British Columbia (UBC) Okanagan campus Canada. Dr. Liu received his Ph.D. in materials science (2013) from the University of Western Ontario (Canada) and worked as an NSERC Postdoctoral Fellow at Lawrence Berkeley National Laboratory and Pacific Northwest National Laboratory before joining UBC in January 2017. His current research interests focus on advanced nanofabrication techniques materials design for Li-ion batteries and beyond and interfacial control and understanding in energy storage systems.