Conception de microstructure des électrolytes pour des batteries aqueuses à haute densité énergétique

Renforcer l'interaction avec l'eau (H2O) est une stratégie universelle pour réduire la réactivité de l'H2O, souvent au détriment de la cinétique. Ici, nous avons dévoilé la modulation contrôlable des structures moléculaires dans les électrolytes aqueux et leurs performances électrochimiques ajustables dans des batteries aqueuses à haute énergie. Les propriétés des liaisons H et les distributions spéciales sont identifiées comme des paramètres cruciaux pour découpler la stabilité électrochimique et les propriétés de transport de Li+ dans les électrolytes à base aqueuse. Il a été constaté que l'éther diéthylique de glycol éthylène (DEE), qui solvate modérément, est capable d'équilibrer à la fois les batteries au lithium-ion à haute énergie avec une fenêtre électrochimique considérablement étendue de 1,4 à 5,2 V par rapport à Li+/Li et une conductivité ionique élevée de 7,2 mS cm–1 à température ambiante avec une faible concentration en sel (1,57 mol/L). Les cellules aqueuses LiMn2O4||Li4Ti5O12 délivrent des performances de cyclage exceptionnelles sur plus de 300 cycles à 1C. Une cellule de poche d'un Ah est démontrée avec une densité énergétique élevée de 76,76 Wh kg–1 à 0,2C et une performance de cyclage stable à température ambiante et à une basse température de −20 °C. Ce travail fournit de nouvelles perspectives et stratégies pour concevoir des électrolytes avancés pour des batteries rechargeables.