近日，研究院陈海潮副教授等人在国际知名材料期刊《Advanced Materials》上发表题为“Optimizing the Comprehensive Ion Effects in Glass‐Forming Aqueous Inorganic Salt Electrolytes for Supercapacitor Applications at Extremely Low Temperature”的论文，该论文第一单位为青岛大学材料科学与工程学院能源与环境材料研究院，陈海潮副教授指导的硕士生张础锐同学为论文第一作者。
电化学储能器件，特别是水系电解液体系，低温时急剧地性能衰退甚至完全失效，限制了使用设备极端环境的应用。目前主要通过添加共溶剂、使用水凝胶电解质和提高电解质的浓度抑制水系电解液的凝固，但是大多数水系电解液因低温结晶作用导致冷却时完全丧失离子电导率，从而引发储能器件的性能失效。本研究系统地研究了多种无机盐电解质的低温下凝固行为和抗冻机制，提出了通过全面优化离子效应设计玻璃化转变水系电解液的新策略。研究发现，高阳离子势和低阴离子势的无机盐作为溶质，有助于防止电解液的低温结晶，实现电解液的玻璃化转变。提高阳离子的水合配位数，并且采用大尺寸和多氢键位点的阴离子，有助于提高无机盐电解液的抗冻性能。基于此设计，团队成功通过采用4.2 m Ca(ClO4)2共晶电解液，避免结晶作用而实现‒122°C的玻璃化转变温度，电解液在‒85°C时仍保持流动状态，应用于超级电容器‒80°C 时仍保持稳定工作。本工作为实现耐低温储能器件提供指导，为设计新型耐低温电解液提供新思路。
论文的链接为：https://doi.org/10.1002/adma.202518352
