水系鋅離子電池（AZIBs）的開(kāi)發(fā)面臨著巨大挑戰(zhàn)，因?yàn)樗惦娊庖褐械母咚钚詴?huì)引起水誘發(fā)的副反應(yīng)。

圖1 電解質(zhì)膜的設(shè)計(jì)及表征

德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校Kyeongjae Cho、Guoping Xiong等設(shè)計(jì)了一種基于鋰藻土（LP）納米粘土的低水活性準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)膜，以用于無(wú)隔膜 AZIB。研究顯示，這種機(jī)械堅(jiān)固的LP基膜可同時(shí)用作隔膜和準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)，以抑制鋅/電解質(zhì)界面上的枝晶生長(zhǎng)和水引發(fā)的副反應(yīng)。

結(jié)合密度泛函理論計(jì)算、理論分析和實(shí)驗(yàn)，作者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水分子被LP吸收時(shí)，與自解離、副產(chǎn)物形成和電化學(xué)分解相關(guān)的水活動(dòng)會(huì)被大大抑制，這可能是由于水與LP之間強(qiáng)烈的庫(kù)倫和氫結(jié)合相互作用，使得LP納米晶體具有很強(qiáng)的吸附水和水合能力。

圖2 鋅金屬電極的電化學(xué)性能

得益于上述設(shè)計(jì)，無(wú)隔膜AZIB在1 A/g條件下循環(huán)2,000次后顯示出94.10%的高容量保持率，在3 A/g條件下循環(huán)10,000次后顯示出86.32%的高容量保持率，同時(shí)還提高了耐用性，在60天的存儲(chǔ)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的低電壓衰減率。

總體而言，這項(xiàng)工作提供了對(duì)水活性的基本理解，并證明LP納米粘土有望用于實(shí)際儲(chǔ)能應(yīng)用中的超穩(wěn)定無(wú)隔膜AZIB。

圖3 Zn||NVO全電池性能

Suppressing Dendrite Growth and Side Reactions via Mechanically Robust Laponite-Based Electrolyte Membranes for Ultrastable Aqueous Zinc-Ion Batteries. ACS Nano 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c03500