自分層液態(tài)電極電池是一種用于大規(guī)模能源存儲(chǔ)的有希望的解決方案，旨在減輕可再生能源間斷性對電網(wǎng)的影響。

然而，傳統(tǒng)的自分層液態(tài)電極電池體系在材料成本、電池效率和嚴(yán)格的操作條件方面面臨限制，這阻礙了它們的廣泛部署。盡管持續(xù)進(jìn)行研究以改善電化學(xué)性能，但防止液層間交叉污染和建立連貫的離子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)仍然存在，限制了它們的進(jìn)一步發(fā)展。

基于上述分析，南京大學(xué)馬晶教授、金鐘教授團(tuán)隊(duì)利用咪唑基離子液體系統(tǒng)開發(fā)自分層水相Zn-I和Zn-Br電池。

具體來說，研究人員通過水介質(zhì)中的自發(fā)結(jié)合過程合成了1-乙基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰亞胺)([EMIm][NTf₂])離子液體。

隨后，在添加[EMIm][NTf₂]離子液體陽離子源的同時(shí)引入了還原活性的碘或溴物種。

這些引入的鹵素物種被保留在[EMIm][NTf₂] IL相中，生成最終含鹵素[EMIm][NTf₂] IL的電極溶液。

由于[EMIm][NTf₂] IL相與水相之間有限的互溶性，形成了自分層堆疊結(jié)構(gòu)，從而確保了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

值得注意的是，[EMIm][NTf₂] IL表現(xiàn)出對鹵素物種提取能力，并將其保持在[EMIm][NTf₂] IL相中，防止電池內(nèi)部的交叉污染。研究人員通過使用這種基于[EMIm][NTf₂]離子液體的水系雙相結(jié)構(gòu)開發(fā)了無隔膜自分層的鋅-鹵素電池。

這些電池展現(xiàn)出高倍率性能，在深度充放電狀態(tài)下工作電流密度增加十倍后，容量保持率分別為76.9%（鋅-碘電池）和93.8%（鋅-溴電池）。此外，這些電池的能效為92.8%（鋅-碘電池）和82.5%（鋅-溴電池），比現(xiàn)有液體電極電池研究的基準(zhǔn)（大約80%）要優(yōu)越。

重要的是，自分層水系雙相鋅-鹵素電池體系表現(xiàn)出長循環(huán)穩(wěn)定性和固有的防火性，使其成為電網(wǎng)連接能源存儲(chǔ)應(yīng)用的有利候選者。