图1:电解质的物理特性和电化学特性
a)不同剪切速率下的粘度;b)不同电解质与LMO电极的接触角。c)EIS曲线。d)HCZn电解质和e)DW 3.5-0.17电解质下Zn/LMO电池的CV曲线。f)不同电解质Zn/LMO电池放电电压平台。在电极附近增加锌离子后,g)HCZn电解质和h)DW 3.5-0.17电解质的能量。i)低频区Z′与EIS的w-1/2的对应关系。插图:计算出的相对于HCZn电解质的离子扩散系数D。j)HCZn和DW 3.5-0.17电解质中离子输运示意图。除去电极附近Li离子后,k)HCZn电解质和l)DW 3.5-0.17电解质的能量。
图2:电解质的结构和电化学窗口
a)HCZn和b)DW 3.5-0.17电解质的MD模拟电池。c)在HCZn电解质和d)在DW 3.5-0.17电解质中的溶解结构。e)Li-O(TFSI)和f)H2O-H2O在不同电解质中的径向分布函数(RDF) g(r)和相应的配位数。g)DW 5 (DMSO与水的体积比为5:1)和DW 3.5-0.17电解质和h)水和HCZn电解质的17O核磁共振波谱。i)1H NMR谱,j)730 cm-1~770 cm-1的拉曼光谱,k)不同电解质在0.2 mV s-1下的DSC曲线和l)LSV曲线。基于m,n)HCZ电解液和o,p)DW 3.5-0.17电解液去除电极界面水分子前后的水分子分布。q)模拟计算时不同电解质最终状态下电极附近的水分子数。
图3
a)溶剂静电势图。b)不同电解质在0.2 mV s-1下的LSV曲线。c)不同电解质中H2O-H2O的径向分布函数(RDF) g(r)和相应的配位数。基于d)EtW 3.5-0.17, e)ACW 3.5-0.17和f)ANW 3.5-0.17电解质去除电极界面水分子前后的水分子分布。g)模拟计算时不同电解质最终状态下电极附近的水分子数。h)水分子的分布;i)假设不同原子电荷DW 3.5-0.17初始和终态时电极附近的水分子数。j)电化学电压窗的比较。k)不同电解质Zn/LMO电池的最大放电电压平台。在电极附近增加锌离子后,l)ANW 3.5-0.17, m)ACW 3.5-0.17和n)EtW 3.5-0.17电解质体系的能量。o)不同电解质体系的能量比较。p)在电极附近增加锌离子后,具有不同原子电荷的DW 3.5-0.17溶液的能量。q)不同电解质Zn/LMO电池在0.1 A g-1和r)10次循环后GCD曲线对应的循环性能。
图4:不同电解质对Zn/LMO电池电化学性能的影响
a)使用DW 3.5-0.17电解液时Zn/LMO电池GCD曲线。b)不同电解质Zn/LMO电池的倍率性能,c)GCD曲线,d)Ragone图。e)在0.35 mA cm-2下,HCZn和DW 3.5-0.17电解质对对称Zn/Zn电池循环稳定性的比较。f)使用DW 3.5-0.17的对称型Zn/Zn电池在0.15 mA cm-2下的循环稳定性。g)DW 3.5-0.17电解液下Zn/LMO电池的循环性能。h)循环稳定性对比。i)最大放电电压平台比较。j)Zn/LMO电池不同电压平台的比较。
图5:机制分析
锌阳极在a)2.2 V的完全充电状态和b)1.4 V的完全放电状态下的SEM图像。c)Zn/LMO电池在0.1 A g-1时的GCD曲线和d-g)不同充放电阶段LMO的相应XPS。h-o)在DW 3.5-0.17电解液下Zn/LMO电池充放电过程中的原位XRD。p)DW 3.5-0.17电解液下Zn/LMO电池的充放电过程。
图6:MBs的电化学性能
a)Zn/LMO MBs工作机理示意图。b)GCD曲线和c)Zn/LMO MBs的面容量。d)GCD曲线和e)不同弯曲角度下MBs的容量保持。f)循环性能。g)能量密度与最大放电电压平台比较。h)一个定时器和i)9个由单个微器件供电的红色led的光学照片。