水系锌离子电池因其安全性高、环境友好和成本低等优势，被视为下一代可持续储能技术的重要候选。然而，水系电解液在低温条件下易冻结，并且锌离子沉积过程中的枝晶生长和副反应问题严重限制了电池的实际应用。

为解决这一难题，长沙理工大学曹鹏辉科研团队开发了一种魔芋葡甘露聚糖（KGM）添加的水系硫酸锌电解液，通过构建类胶体结构优化锌沉积行为，显著提升了水系锌离子电池在低温环境下的循环稳定性和倍率性能，为防冻电解液的设计提供了新的策略。1月7日，该研究成果发表于Advanced Energy Materials。

研究表明，KGM 作为天然高分子聚合物，能够通过重构氢键网络，束缚活性水，从而有效降低电解液的冻结点。同时，KGM可调控锌离子的溶剂化结构，促进锌的均匀沉积，抑制枝晶生长，提升电极稳定性和循环寿命。此外，高分子量的KGM作为胶体颗粒，在低浓度下即可形成稳定的类胶体结构，即电解液在宏观层面保持液态特性，而微观上展现出凝胶态结构特点，使水系锌离子电池能在常温及低温条件下均表现出卓越的倍率性能和循环稳定性。

据介绍，该研究提出了一种简单且高效的电解液优化策略，突破了水系电解液在低温环境下的应用瓶颈，为水系锌离子电池的防冻电解液设计提供了新的理论基础和依据。

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https://doi.org/10.1002/aenm.202404591