Разработка электролита с сорастворителем для стабильных безанодных цинк-металлических аккумуляторов

Безанодные металлические аккумуляторы теоретически могут обеспечивать более высокую плотность энергии, однако для этого их кулоновская эффективность должна быть исключительно высокой (>99,7%). Хотя цинк-металлические аккумуляторы перспективны для стационарных систем хранения энергии, побочные реакции затрудняют практическую реализацию безанодных аккумуляторов. В настоящей работе предложен гибридный электролит, сформированный под действием эффекта всаливания, который обеспечивает высокую обратимость цинкового анода, а также стабильность и совместимость с различными катодами. Полученный электролит сохраняет работоспособность в широком диапазоне температур — от −20 до 50 °C. Показано, что в присутствии пропиленкарбоната анионы трифлата входят в состав сольватационной оболочки Zn2+ даже при низкой концентрации соли (2,14 М). Уникальная структура сольватационной оболочки приводит к восстановлению анионов с образованием гидрофобного межфазного слоя твердого электролита. Этот водостойкий межфазный слой в сочетании со снижением активности воды в гибридном электролите эффективно подавляет побочные реакции, обеспечивая стабильную работу цинкового анода с беспрецедентно высокой кулоновской эффективностью — 99,93% на протяжении 500 циклов при плотности тока 1 мА/см². Кроме того, разработан безанодный цинк-металлический аккумулятор, продемонстрировавший отличную стабильность при циклировании: сохранение 80% емкости после 275 циклов при плотности тока 0,5 мА/см². Эта работа предлагает универсальную стратегию разработки электролитов с сорастворителями для безанодных цинк-металлических аккумуляторов.