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高倍率和超稳定的循环性能，其中Zn//PANI全电池在5 A g–1下可稳定运行35000次循环。研究背景与挑战低温锌金属电池（ZMBs）在高电流密度下易受锌枝晶生长影响，导致电池性能下降和寿命缩短。研究团队与成果发布2024年11月12日，南开大学陈军院士/陶占良教授团队在国际期刊《Journal of the American Chemical Society》发表研究论文，题为《Electrolyte Design via Cation–Anion Association Regulation for High-Rate and Dendrite-Free Zinc Metal Batteries at Low Temperature》。研究策略与创新点研究人员从分子间关系出发，提出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。电解液性能与SEI稳定性综合表征和理论计算表明，所设计的离子缔合电解液具有高离子电导率（在-40°C时为12.09 mS cm–1）。形成了稳定的阴离子衍生固体电解质界面（SEI），共同促进了高度可逆且无枝晶的锌沉积/剥离行为。电池循环性能与效率在-40°C时，Zn//Zn电池在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%。Zn//PANI全电池在0.5A g–1下稳定运行12,000次，在5 A g–1下可稳定运行35,000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。研究意义与影响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思路。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发表年份：2024