基于弱配位环境的晶态锌离子固态电解质OA北大核心CSTPCD

二次锌电池是一类低成本、环保和高安全的规模储能技术,但是一直以来锌金属负极与传统水系电解液兼容性不足以及严重的枝晶生长问题限制了电池能量密度和寿命。发展固态二次锌电池是根本解决上述瓶颈问题的有效路线之一,但是,二价锌离子电荷密度高,其在无机陶瓷电解质和聚合物电解质中的室温固相传导极为困难。本工作以具有层状晶体结构的三氟甲基磺酸锌[Zn(TFO)_(2)]作为离子盐主体骨架,通过引入“软碱”的双齿弱配位配体——丁二腈(SN)重塑锌离子的固相配位环境,发展了一类晶态配位化合物的锌离子固态电解质[Zn(TFO)_(2)(SN)_(n)]。得益于氰基官能团(—CN)与三氟甲基磺酸阴离子(TFO^(-))的共配位结构,阴离子骨架对锌离子的静电束缚得到了显著降低,锌离子室温固态离子电导率实现了3个数量级的提升[由Zn(TFO)_(2)的1.1×10^(-9)S/cm提升至1.8×10^(-6)S/cm]。基于该类固态电解质,ZnZn对称电池可实现低极化电压(0.08 V,0.05 mA/cm^(2))的长周期锌沉积/溶解循环,并且实现了全固态锌空气电池在室温下的可逆充放电。