崔屹教授最新ACS Energy Lett.：“分子拥挤”电解液助力水系电池

主要观点总结

本文研究了使用聚乙二醇（PEG）作为拥挤剂的水系铁基电解液在铁金属负极中的应用。研究发现，PEG能够增强水分子内的O–H键，提高铁负极效率，抑制析氢反应（HER），并实现更结晶化且更紧凑的铁成核与生长。该研究使用廉价且丰富的铁作为负极材料，为固定式储能应用提供了替代方案。

关键观点总结

关键观点1: 研究成果简介

美国斯坦福大学崔屹教授等人探讨了使用聚乙二醇（PEG）作为拥挤剂的水系铁基电解液在铁金属负极中的应用，该成果发表在ACS Energy Letters上。

关键观点2: 研究背景

锂离子电池（LIBs）作为领先的储能技术广泛应用于多个领域，但锂资源的有限性和成本问题带来了挑战。水系电池提供了一种替代方案，尤其是使用更便宜、更丰富的金属如铁。然而，铁负极面临效率低下和表面积大导致氢气生成多的问题。

关键观点3: 研究内容

本研究使用PEG作为拥挤剂，通过破坏水分子间的氢键网络来抑制析氢反应（HER），提高铁沉积/剥离效率。研究发现在略微酸性的电解液中混合铁（II）三氟甲磺酸盐（Fe(OTf) 2 ）盐和PEG-40 0作为共溶剂，能够有效提高铁金属负极的性能。

关键观点4: 研究结果

研究显示，PEG含量增加能够提高水的共价O–H键，进而增加HER的过电位。在含有60% PEG的电解液中，铁的首个循环库仑效率最高，达到68%，并且氢气生成量减少了近10倍。此外，该电解液还实现了更结晶化且更紧凑的铁成核与生长。

关键观点5: 结论与展望

本研究将分子拥挤策略应用于铁金属负极，证明了拥挤剂在提升铁金属负极性能中的有效性。未来的研究应专注于微调共溶剂以实现更高的离子导电性，并探索电解液盐阴离子对铁效率和形貌的影响。