水かアニオンか？混合Zn(TFSI)2およびLiTFSI水中塩電解液におけるZn2+の溶媒環境の解明

グリッド規模のエネルギー貯蔵用の水性亜鉛バッテリーの応用は、その低い可逆性と競合する水分解反応によって制限されています。最近発明された水中塩(WIS)電解液の概念は、安定で非常に可逆的な水性亜鉛バッテリー化学を可能にする新たなルートを提供します。本研究では、混合亜鉛ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Zn(TFSI)2)およびLiTFSI WIS電解液を、X線全散乱、X線吸収、およびフーリエ変換赤外分光法と古典的分子動力学シミュレーションを組み合わせて研究しました。1 mのZn(TFSI)2および20 mのLiTFSIから成る高濃度WIS電解液において、Zn2+カチオンは主に最初の溶媒シェルで6つの水によって溶媒和される一方で、TFSI–アニオンは完全に排除されることがわかりました。このイオン溶媒和の描像は、以前の理解とは根本的に異なります。この結果は、亜鉛-WIS電解質ベースのバッテリーの異常な安定性と可逆性を完全に理解するためにはさらなる研究が必要であることを示唆しています。