可充电水系锌(Zn)电池因其低成本、高安全性和环境相容性而有望用于大容量储能，但由于锌金属负极的严重不可逆性（如水引起的副反应（H2的产生和Zn腐蚀）和枝晶生长。在这里，我们发现将疏水性碳酸盐助溶剂引入稀水性电解质中表现出比使用亲水性电解质更能解决锌负极面临的可逆问题的能力。在典型的碳酸盐（碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯(DEC)）中，DEC作为最疏水的添加剂，能够最强地破坏水的H键网络，显着降低了水的活度及其分解。此外，DEC分子优先吸附在Zn表面上以形成H2O贫乏的双电层并呈现无枝晶的Zn2+电镀行为。配制的混合2mZn(OTf)2+7mDEC电解质使Zn电极能够实现高循环稳定性（在5mAcm-2和2.5mAhcm-2下超过小时）并支持稳定运行Zn
V2O5·nH2O充满电。这种使用疏水性助溶剂的有效策略为设计水性电池化学物质提供了一个有希望的方向。
图文简介
图1.疏水性有机助溶剂的选择原则。(a)碳酸盐助溶剂（即EC、PC、DMC和DEC）的分子结构和(b)与H2O相比的MPI值。O、H和C原子用红色、白色、和灰色，分别。(c)水和四种酯溶剂混合物的数码照片，其中与H2O的混溶性从EC逐渐降低到DEC，以及(d)由2mZn(OTf)2和7m组成的均质水-有机电解质分别为EC、PC、DMC和DEC助溶剂。(e)OTf之前（上）和之后（下）水和疏水性碳酸盐助溶剂之间的混溶性/不混溶性的结构演变示意图–引入阴离子。(f)使用MD模拟的不同电解质中水分子之间的氢键总数。（插图）BE和BE+7mDEC的MD模拟盒快照。(g)不同电解质中的1HNMR光谱和(h)FTIR光谱。
不同电解液中锌电极的电化学性能
具有/不具有疏水性DEC的水性电解质中Zn2+溶剂化结构的表征
图4.疏水性DEC对Zn界面化学的作用。
含/不含疏水性DEC助溶剂的水性电解质中的锌镀层行为
Zn
V2O5·nH2O全电池的电化学性能
总之，我们证明了将疏水性有机助溶剂掺入非浓缩水性Zn2+电解质中可以显着稳定Zn金属负极。我们通过耦合(OTf)2盐和四种典型的碳酸盐溶剂（EC、PC、DMC和DEC）构建了一系列混合水/疏水有机电解质。理论和实验表征表明，DEC添加剂作为最疏水的助溶剂，不仅对水的H键网络具有最强的中断作用，而且还参与了Zn2+溶剂化鞘以减少溶剂化H2O数，从而显著削弱水活性并抑制Zn的界面副反应。此外，Zn表面优先吸附DEC分子可以形成H2O-贫双电层，使Zn2+电镀过程均匀化。在定制的2mZn(OTf)2+7mDEC混合电解质中，Zn电极在5mAcm–2下表现出超过小时的出色循环寿命，在Zn
Zn电池中为2.5mAhcm–2和高在Zn
Cu电池中，在1mAcm–2下次循环后的平均CE为99.24%。此外，基于设计的电解质和V2O5·nH正极的全电池表现出稳定的循环寿命和高倍率性能。这项工作拓宽了混合水-有机电解质系统的视野，并将激发其他电池化学物质的电解质设计。
论文信息
论文题目：AqueousElectrolyteswithHydrophobicOrganicCosolventsforStabilizingZincMetalAnodes通讯作者：张宁通讯单位：河北大学小编有话说：本
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