水系锌离子电池（AZIBs）的开发面临着巨大挑战，因为水系电解液中的高水活性会引起水诱发的副反应。
图1 电解质膜的设计及表征
德克萨斯大学达拉斯分校Kyeongjae Cho、Guoping Xiong等设计了一种基于锂藻土（LP）纳米粘土的低水活性准固态电解质膜，以用于无隔膜 AZIB。研究显示，这种机械坚固的LP基膜可同时用作隔膜和准固态电解质，以抑制锌/电解质界面上的枝晶生长和水引发的副反应。
结合密度泛函理论计算、理论分析和实验，作者发现，当水分子被LP吸收时，与自解离、副产物形成和电化学分解相关的水活动会被大大抑制，这可能是由于水与LP之间强烈的库伦和氢结合相互作用，使得LP纳米晶体具有很强的吸附水和水合能力。
图2 锌金属电极的电化学性能
得益于上述设计，无隔膜AZIB在1 A/g条件下循环2,000次后显示出94.10%的高容量保持率，在3 A/g条件下循环10,000次后显示出86.32%的高容量保持率，同时还提高了耐用性，在60天的存储期内实现了创纪录的低电压衰减率。
总体而言，这项工作提供了对水活性的基本理解，并证明LP纳米粘土有望用于实际储能应用中的超稳定无隔膜AZIB。
图3 Zn||NVO全电池性能
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
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