锌金属电池（ZMBs）因其高安全性、低成本和锌的高理论体积容量（5855 mAh cm-3）而被视为储能系统有前途的候选者，然而锌金属负极的枝晶生长严重损害ZMBs的性能。在低温下，缓慢的动力学会导致不稳定的锌沉积，形成枝晶。随着电流密度的增加，这可能导致更严重的枝晶问题。因此，在低温下由锌枝晶引起的问题不容忽视。 从原子层面来看，电解液中的分子间作用力可以被分为离子-离子、离子-偶极和偶极-偶极作用。关于ZMBs低温电解液的设计，先前大多数主要集中在偶极-偶极相互作用的调节，如水分子之间的氢键。作为一种强的分子间作用力，电解液中阴阳离子间作用力的调节可以极大地影响阳离子的溶剂化结构、体相离子传输和电极/电解液界面性能。然而很少有报道研究阴阳离子间作用力的调节对低温锌沉积/剥离性能的影响。 近日，南开大学陶占良课题组通过匹配不同介电常数的溶剂系统研究了电解液中阴阳离子结合强度的调节对低温锌沉积/剥离性能的影响。研究发现具有中等阴阳离子结合强度的电解液既保持体相中高的离子电导率（-40 ℃，12.09 mS cm-1），同时在锌负极界面形成稳定的阴离子衍生的SEI，共同助力高可逆和无枝晶的锌沉积/剥离行为，从而在低温下实现了高倍率和超稳定的循环性能，普适性实验结果也有力支持上述结论。该研究成果发表在国际期刊Journal of the American Chemical Society 上，论文第一作者为博士生查正太，通讯作者为南开大学陶占良教授。 电解液设计思路 溶剂的介电常数（ε）是调节电解液中阴阳离子相互作用的关键参数。高ε的溶剂有利于盐的解离，促进电解液体相中快速的离子传输。而低ε的溶剂有利于增强阳离子-阴离子相互作用，促进负极侧阴离子衍生的SEI形成。因此，具有中等ε溶剂的电解液可能平衡体相中快速的Zn2+传输和锌负极界面处由阴离子衍生的SEI形成，平衡的电解液设计理念如图1所示。作者通过一系列实验测试验证了这一猜想。为进一步研究阴阳离子缔合强度对低温锌沉积/剥离性能的影响，作者选用H2O（高ε）、AN（中ε）、THF（低ε）三种溶剂分别制备低离子缔合电解液（LIAE）、中等离子缔合电解液（MIAE）和高离子缔合电解液（HIAE）并探究其低温性能差异。
