新型混合電解液可提升金屬電池循環性能

近日，電子科技大學材料與能源學院教授孫威團隊在《自然—通訊》上報道了計算模擬指導的金屬電池設計策略。

金屬負極憑借其溶解/沉積機制，在高安全性、高致密儲能領域展現出巨大潛力。然而，其化學穩定性差、電化學可逆性不足以及有效利用率低等問題，仍是制約其實際應用的關鍵挑戰。研究表明，金屬離子的溶劑化結構和界面反應特性是提升其可逆性的核心因素。基于此，研究團隊提出了一種多尺度計算模擬指導的定制化電解液設計策略，成功開發出一種新型混合電解液，顯著提升了鋅金屬負極的可逆性和穩定性。

在研究過程中，團隊通過計算模擬指導，深入探究了電解液的結構特性、鋅沉積形貌、可逆性及穩定性等關鍵問題。研究發現，該電解液具有獨特的溶劑化結構，以緊密接觸離子對形式存在，并形成了貧水的內亥姆霍茲層。得益于這種獨特的體相和界面結構，鋅金屬負極的庫侖效率突破性地達到了99.95%。這一超高的可逆性使得無負極鋅金屬電池在高載量、貧液條件下實現了近1000次循環的穩定運行，且容量幾乎無衰減，展現了優異的循環性能。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-55657-1