Personnalisation de la structure de l'eau avec une haute entropie tétraédrique pour des électrolytes anti-gel et le stockage d'énergie à -80 °C

L'un des mystères non résolus concernant l'eau réside dans la façon dont l'interaction ion-eau affecte son point de congélation. Ici, nous rapportons le lien direct entre l'entropie tétraédrique et le comportement de congélation de l'eau dans des électrolytes à base de Zn2+ en analysant des spectres expérimentaux et des résultats de simulation moléculaire. Une entropie tétraédrique plus élevée conduit à un point de congélation plus bas, et la température de congélation est directement liée à la valeur d'entropie. En personnalisant l'entropie de l'eau en utilisant différents anions, nous développons une batterie aquatique polyaniline| |Zn à ultra basse température qui présente une capacité élevée (74,17 mAh g-1) à 1 A g-1 et -80 °C avec ~85 % de rétention de capacité après 1200 cycles en raison de la haute conductivité ionique de l'électrolyte (1,12 mS cm-1). De plus, une durée de vie de cycle améliorée est atteinte avec ~100 % de rétention de capacité après 5000 cycles à -70 °C. La batterie fabriquée offre des performances sensiblement améliorées en termes de résistance au gel et de stabilité. Ce travail sert de guide pour la conception de batteries aquatiques à ultra basse température en ajustant précisément la structure de l'eau au sein des électrolytes.