2023-07-10
随着传统化石能源的快速消耗，开发和利用可再生能源已成为满足可持续发展迫切要求的重要研究课题。因此，作为储能器件的二次电池的发展对人类社会的可持续发展具有重要意义。随着人类活动版图的扩大，人类对于电力需求延伸到零度以下的条件。传统电池在寒冷条件下有很多缺点，而锌金属基电池因其具有高理论容量、低电化学电位和低毒性等优势而受到人们越来越多的关注。考虑到对低温条件下高效电池的应用需求，锌基电池极有潜力成为多数零下温度储电器件之一。
阻碍电池在低温下正常工作的主要原因是缓慢的动力学和凝固的水系电解质。作为电池的重要组成部分，低温电解质可以固定游离水分子，避免水分子聚集形成冰晶，保证电池在低温下的正常工作。虽然关于低温锌基电池的综述不少，但仍然缺乏针对电解质的集中讨论。目前对低温电解液的综述主要是对其进行分类，而不是从防冻电解液的本质特性上进行介绍。因此，对低温锌基电池防冻液的失效机理和设计原理进行综述将有利于低温锌基电池的发展。
最近，课题组学生张玮淇从分子行为设计的角度探讨低温电池的失效机理和目前低温电解质的研究进展，并在发表了Small Methods题为“Failure Mechanism, Electrolyte Design, and Electrolyte/Electrode Interface Regulation for Low-Temperature Zinc-Based Batteries”的综述文章。文章通讯作者为天津大学韩晓鹏研究员和王嘉骏副研究员。
文章主要内容如下：
从三方面详述了低温锌基电池失效机理。
基于分子设计的角度，介绍了目前常见的五种低温电解质。
从阴阳两极的界面失效机制出发，介绍了低温环境中电解质/电极界面的设计思路。
介绍各类低温电解质存在的问题，提出了未来可能的发展方向
文章链接：
https://doi.org/10.1002/smtd.202300324
