设计锌空气电池的水性有机电解液：方法、模拟与验证

水性锌空气电池（ZABs）是一种低成本、安全且可持续的 stationary 储能技术。具有pH缓冲近中性电解液的ZABs由于在非碱性pH值下碳酸盐吸收较慢，相比传统碱性ZABs具有更长的寿命潜力。然而，现有的近中性电解液通常含有卤化物盐，其具有腐蚀性并威胁ZnO作为主导放电产物的沉淀。本文提出了一种使用热力学描述符计算筛选组分来设计无卤化物水性ZAB电解液的方法。使用先进的连续介质建模方法模拟了基于有机盐的一种可能无卤化物水性电解液的ZAB动态性能，并通过实验验证了结果。Zn电极的XRD、SEM和EDS测量表明ZnO是主导放电产物，并且原位pH测量证实了电池循环期间电解液pH的稳定性。进行了长期全电池循环测试，RRDE测量阐明了ORR和OER的机制。我们的分析表明，含有机盐的水性电解液因其Zn$^{2+}$螯合和pH缓冲特性，可能成为锌基电池一个有前景的研究领域。我们讨论了剩余的挑战，包括电解液组分的电化学稳定性。