AEM：低成本准固态膨胀粘土包水电解质实现5000次循环水系锌离子电池

水诱导的寄生反应会导致锌金属负极的可逆性较差，这对水系锌离子电池（AZIBs）的实际应用构成了重大挑战。

图1 电解质设计

德克萨斯大学达拉斯分校Guoping Xiong、Kyeongjae Cho、圣母大学Tengfei Luo等设计了一种含有硫酸锌和膨胀粘土（BT）的新型准固态”膨胀粘土包水”（water-in-swelling-clay）电解质（WiSCE），以实现高度可逆的锌金属负极。研究显示，基于WiSCE的AZIB全电池在各种电流密度下都表现出优异的循环稳定性、较长的保质期、较低的自放电速率和优异的高温适应性。

特别是，基于WiSCE的AZIB全电池在0.1A g^-1的条件下循环200次后容量保持90.47%，在1A g^-1的条件下循环2000次后容量保持96.64%，在3A g^-1的条件下循环5000次后容量保持88.29%。

图2 半电池性能

详细的密度泛函理论计算表明，在WiSCE中BT和水分子之间形成了强烈的氢键。因此，水分子被BT强烈限制，特别是在夹层内，这大大抑制了水引起的寄生反应，大大改善了循环稳定性。

因此，与最先进的”盐包水”电解质相比，WiSCE可以在全电池水平上提供明显更高的容量，而成本却大大降低，这对设计下一代高性能AZIB很有希望。总铁有人，这项工作为开发具有成本竞争力的AZIBs作为电网规模储能的替代品提供了一个新的方向。

图3 Zn||NVO全电池性能

A Low-Cost Quasi-Solid-State “Water-in-Swelling-Clay” Electrolyte Enabling Ultrastable Aqueous Zinc-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202300782

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AEM：低成本准固态膨胀粘土包水电解质实现5000次循环水系锌离子电池

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