用于稳定质子电池的分子拥挤电解质

摘要 质子电化学在开发具有高容量和倍率性能的后锂储能器件方面前景广阔。然而，由于传统酸性电解质中游离水分子的共嵌入，一些电极材料较为脆弱，导致容量迅速衰减。在此，作者报道了一种使用 poly(ethylene glycol) (PEG) 作为拥挤剂的分子拥挤电解质，实现了快速且稳定的电化学质子存储并拓宽了工作电位窗口（3.2 V）。光谱表征揭示了水分子与 PEG 分子之间氢键的形成，这有利于限制水分子的活性。分子动力学模拟证实了分子拥挤电解质中游离水分数的显著降低。通过原位同步辐射 X 射线衍射（XRD）研究了 MoO 3 阳极的动态结构演变，揭示了可逆的多步裸质子（脱）嵌入机制。MoO 3 阳极上 PEG 分子的表面吸附协同减轻了伴随的水去溶剂化的破坏效应，从而实现了增强的循环稳定性。得益于 PEG 添加剂的低成本和环保特性，该策略为质子电化学的实际应用提供了可能性。