Hydrated Eutectic Electrolyte Regulating Hydrogen‐Bond Network toward Wide‐Temperature Adaptability for Zinc‐Metal Batteries

材料科学 共晶体系 电解质 适应性 金属 冶金 化学工程 无机化学 合金 有机化学 电极 物理化学 化学 生态学 工程类 生物
作者
Xue Chen,Shijia Li,Kai Wang,Huilin Zhao,Ying Bai
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202521963
摘要

Abstract Dendrite growth and interfacial side reactions often degrade the performance of zinc‐ion batteries, hindering their practical application in renewable energy storage, particularly under harsh conditions. Herein, a hydrated eutectic electrolyte design through co‐solvent and additive engineering is proposed using ethylene glycol (EG) and trace choline bromide (CB) for a typical ZnSO 4 electrolyte. Molecular dynamics simulations and spectroscopic analyses demonstrate that H 2 O molecules confined in Zn 2+ solvation shells are regulated through hydrogen‐bonding coordination. More importantly, EG co‐solvent effectively suppresses the activity of free H 2 O and extends the operation‐temperature range of the electrolyte. Besides, the preferential adsorption of CB additive on Zn‐anode surface not only guides zinc deposition along (002) plane with improved uniformity, but also participates in constructing heterogeneous organic‐inorganic solid‐electrolyte interphase layer. The designed ZSO‐EG‐CB electrolyte endows Zn||Zn symmetric cell with an exceptional lifespan exceeding 8500 h at 5 mA cm −2 , meanwhile supports the Zn||NVO full cell with excellent rate capability and high cycling stability within wide‐temperature tolerance (−20 to 60 °C). This work establishes a dual‐regulation paradigm through synergistic solvation environment modulation and interface engineering, providing a promising strategy for high‐performance electrolytes in wide‐range temperature Zn‐metal batteries.
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