锌离子电池 (ZIBs) 具有安全性高、易于制造且成本低等优点，对于大规模储能系统具有巨大的应用潜力。然而，ZIBs 的实际应用受到锌金属负极利用率低和正极材料比容量不理想的严重限制。

电解质优化是同时实现 ZIBs 中无枝晶锌负极和高性能正极的有效方法。因此，开发具有合适溶质和溶剂的高熵电解质对于设计高性能锌离子电池至关重要。

• Figure 1. (a) 在 ZnSO₄ 电解液中的；(b) 在 ZnSO₄- 海水电解液中的锌沉积的示意图；(c) 锌金属表面的钠离子、钾离子、钙离子、镁离子和锌离子的吸附能；(d) 在 ZnSO₄ 和 ZnSO₄^- 海水电解液中 Zn//Zn 电池的界面活化能垒；（e）在 5 mA cm^-2 – 1 mAh cm^-2 条件下，Zn//Zn 电池在不同电解液中的成核过电位的比较；（f）在不同条件下 Zn//Zn 电池在 ZnSO₄ 和 ZnSO₄- 海水电解液中的成核过电位；（g）在 ZnSO₄ 和（h）ZnSO₄- 海水电解液中 Zn//Zn 电池在循环过程中的原位 pH 变化；（i）Zn//Zn 电池在 ZnSO4 和 ZnSO₄- 海水电解液中的恒电流循环性能；（j）在 ZnSO₄ 和 ZnSO₄- 海水电解液中循环后的 Zn//Zn 电池中锌负极的 XRD 图谱。
  

• Figure 2. 不同电解质中 NH₄V₄O₁₀ 正极的（a）CV 曲线与（b）CV 曲线对比、（c）恒电流充放电曲线以及（d）EIS 图；（e）NH₄V₄O₁₀ 正极在不同电解质中的循环性能在 500 mA g⁻¹ 电流密度下的表现；（f）NH₄V₄O₁₀ 正极在不同电解质中的倍率性能；在（g）2000 mA g⁻¹ 和（h）8000 mA g⁻¹ 电流密度下的全电池长期循环稳定性。
  

• Figure 3. 在（a）ZnSO₄ 和（b）ZnSO₄- 海水电解质中循环过程中 Zn//NH₄V₄O₁₀ 电池的原位 pH 测试；（c）不同电解质中 NH₄V₄O₁₀ 正极的界面活化能；（d）在 ZnSO₄- 海水电解质中不同充放电状态下 NH₄V₄O₁₀ 正极的 XRD 图谱；（e）通过 ICP 测量在不同充放电状态下 ZnSO₄- 海水电解质中 NH₄V₄O₁₀ 正极的 Na/Zn 元素含量；在（f）ZnSO₄- 海水和（g）ZnSO₄ 电解质中循环过程中 NH₄V₄O₁₀ 正极的原位拉曼光谱。
  

• Figure 4. （a）不同金属阳离子的溶剂化能、（b）吸附能、（c）嵌入能以及（d）结合能；（e 和 f）Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺、Na⁺ 和 Zn²⁺ 离子在 NH₄V₄O₁₀ 晶体结构中的扩散能垒；（g）NH₄V₄O₁₀ 正极在 ZnSO₄- 海水电解质中的反应机制示意图。
  

该工作系统的研究了海水作为锌离子电池电解质的可能性，并通过理论计算和实验结果表明，海水电解质中的碱金属阳离子（Na⁺、K⁺、Mg²⁺ 和 Ca²⁺）赋予锌负极更低的还原电位和更强的吸附能量，通过静电屏蔽效应有效地抑制了枝晶生长。此外，碱金属阳离子还保证了 NH₄V₄O₁₀ 正极更低的脱溶剂化能量和更强的吸附和插入能量，通过碱金属阳离子的优先吸附/插入以及额外的（脱）嵌入反应显著提高了其比容量。

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Editor-in-Chief

• Qiang Zhang (张强)
  🇨🇳 清华大学

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