未来对大规模电化学储能设备的强烈催生了几种新型电池，其中水系锌离子电池(AZIBs)以其高安全性、低成本和优异的电化学性能而备受关注。然而，锌（Zn）金属负极上的枝晶生长和副反应是限制水系锌离子电池（AZIBs）实际应用的主要挑战，在宽温度条件下尤其如此。

在此，北京化工大学陈仕谋团队通过使用乙二醇（EG）和SnI4提出了一种新型水合深共晶溶剂基电解液，使AZIBs能在-30 ℃至60 ℃的温度范围内实现优异的循环寿命。研究显示，由于Zn²⁺配位和EG氢键的双重作用，水分子能被有效地限制在共晶网络内，从而减弱了自由水的活性并拓宽了电化学窗口。此外，由于共晶分子和SnI4的解离还原作用，在Zn表面形成了具有亲Zn梯度的有机-无机杂化固体电解质界面（SEI）层，这种梯度SEI层有效地抑制了析氢反应并调控了Zn的定向沉积。使用这种电解液的Zn//Zn对称电池在室温下实现了超过7800小时的显著循环稳定性，在-30 ℃下超过6000小时，在60℃下达到2500小时。

图1. 不同电解质的结构分析

总之，该工作设计了一种新型HDES，其由Zn(OTf)₂、EG和SnI₄组成，能够使AZIBs在从-30 ℃到60 ℃的宽温度范围内实现优异的循环寿命。在此水合深共晶体系中，由于Zn²⁺配位以及EG形成氢键的双重作用，水分子能被有效地限制在液态共晶网络内。此外，EG和SnI₄的分解及还原反应形成了一种具有亲Zn梯度的SEI层。该SEI层可有效阻挡水分子的渗透，抑制HER以及Zn金属负极的钝化，调控Zn²⁺的迁移，并促进具有高度定向的Zn（002）晶面的Zn沉积层的形成。基于此，使用HDES10的Zn//Zn对称电池及Zn//NH₄V₄O₁₀全电池均展现出了优异的循环性能。因此，该工作为开发能在宽温度范围内高效、稳定运行的AZIBs提供了有价值的策略和深刻见解。

图2. Zn//NH4V4O10全电池性能分析

In‐Situ Construction of Solid Electrolyte Interphases with Gradient Zincophilicity for Wide Temperature Zinc Ion Batteries, Advanced Energy Materials 2024 DOI: 10.1002/aenm.202404108