用于宽温度范围锌金属电池的低温电解质设计：采用无有机溶剂结构的溶剂化体系

锌金属电池抗冻电解质研究：通过脯氨酸添加剂破坏水分子氢键网络，降低冰点并维持高离子电导率，实现-30℃至60℃宽温域稳定性能，循环2500小时容量保持率优异。

摘要

尽管锌金属电池（ZMBs）在常温下的性能表现令人满意，但其发展仍受到水基电解质易冻结特性以及极端环境下界面反应恶化的困扰。特别是在低温条件下，H₂O分子之间丰富的氢键（H-bonds）会不可避免地导致水溶液转变为有序的固态，从而降低反应速率。本文提出了一种受生物启发的低温电解质，其中脯氨酸添加剂与H₂O溶剂之间的强相互作用有效破坏了氢键网络，从而在极低温度下仍保持较高的离子导电性并降低了冰点。此外，这种定制的弱溶剂结构不含有机物质，有助于Zn²⁺离子的快速脱溶，同时降低的H₂O活性减少了Zn阳极表面的副反应，从而保证了可逆的锌沉积和无枝晶的界面形成。因此，这种抗冻结电解质使Zn||Zn电池具备了超过2500小时的耐用循环性能。PANI||Zn电池在-30至60°C的温度范围内表现出优异的适应性，在60°C时可逆容量达到173.6 mAh g⁻¹，在-30°C下经过1300次循环后仍保持93.6%的容量保持率。本研究报道了一种适用于恶劣环境的锌金属电池的实际电解质设计策略，为未来耐低温水基电池的应用奠定了基础。

图形摘要

为了扩大锌金属电池的工作温度范围，本文引入了脯氨酸添加剂来制备一种弱溶剂壳电解质。通过重新配置氢键网络并促进快速脱溶过程，该电解质能够在宽温度范围内实现均匀的锌沉积和稳定的电化学性能，同时避免副反应的发生。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。