支春义教授团队AFM：两性离子低聚物的有效水约束和双电解质-电极界面, 用于高压水锂离子电池

水系锂离子电池（ALIB）因其固有的安全优势而备受关注。然而，水本身具有狭窄的电化学稳定性窗口（ESW），限制了水系锂离子电池的能量密度。本文展示了一种低分子量的两性离子--低聚（丙基磺酸二甲基铵丙基甲基丙烯酰胺）（OPDP）--作为高压ALIBs的有效水结合剂。OPDP可以有效地限制水分子，同时降低水的活性。基于OPDP的电解质具有25.4%的超高水重量百分比，具有高达3.26 V的出色ESW和高达3.18 mS cm−1 的离子电导率。此外，采用OPDP基电解质的Mo6S8//LiMn2O4全电池在0.5 C下循环200 次后，容量保持率达到99.7%，库仑效率（CE）高达98.7%，比能量为88-101 Wh kg−1。此外，在10 C下循环2000 次后，它的容量保持率达到 89%，CE高达99.9%。这些事后表征表明，在循环过程中，有机-无机混合阴极/阳极-电解质界面是通过两性离子低聚物中的 N、S 和O等杂原子构建的，从而抑制了氢/氧的析出反应，实现了全电池的高性能。这项工作为开发低成本、高电压水性电池提供了一种前景广阔的策略。

图文简介

图解说明了OPDP-水在低聚两性离子基电解液中的相互作用，形成的离子迁移通道，以及在循环电池中Mo6S8上SEI和LMO上CEI的形成。

2M-Optdp-xH2O ( x = 146、65、38、24、16、11或7)电解质的表征

Mo6S8//LMO全电池在2m-OPDP-11H2O中的电化学行为

LMO阴极上CEI的表征

Mo6S8阳极上SEI的表征

论文信息

通讯作者： Linfeng Fei, Chunyi Zhi, Tao Wang