杨全红/杨春鹏Nature子刊：水性凝胶电解质生产释气电解质补充Ah规模的锌金属软包电池

水系锌电池因其高安全性和低成本而成为电网规模储能的理想选择。然而，大规格水系锌电池的生产受到电解液消耗、析氢以及锌枝晶生长的阻碍。

在此，天津大学杨全红&杨春鹏教授团队设计了一种 “开放式 “软包电池用于大规格水系锌电池的生产，它可以释放氢气并允许在电池循环过程中重新填充消耗的电解液成分。具体而言，该电池使用含有交联卡拉胶和壳聚糖的凝胶电解质，它能粘合水分子并阻止其与锌发生副反应，从而防止电解质泄漏和快速蒸发。

杨全红/杨春鹏Nature子刊：水性凝胶电解质生产释气电解质补充Ah规模的锌金属软包电池

图1. CarraChi凝胶的制造和物理性质

总之，该工作报道了一种面向实用化大容量水系锌金属电池的开放式可再充电池构型。该电池构型采用卡拉胶和壳聚糖组成的水键合凝胶电解质，可防止电解质消耗和电池膨胀，实现Ah级容量的锌电池大规模储能。交联的CarraChi凝胶含有丰富的极性官能团（-OH、-NH₂、-SO₄^2-），可键合H₂O分子，从而抑制水的快速蒸发和HER。因此，开放式可再充填锌对称电池具有更高的沉积/剥离能力、循环稳定性和长寿命。

在电流密度为10 mA cm^-2、面积容量为35 mAh cm^-2、DOD为65%的条件下，开放式可重复填充软包电池的寿命大于4000 h，累计容量为1286 Ah。采用CarraChi凝胶电解质和可重复填充结构的Zn | |ZVO多层软包电池具有高容量（0.9 Ah）和良好的循环稳定性，在200次循环后可保持84%的容量。因此，该电池结构为建造实用大尺寸水系电池铺平了道路，并将激发用于电网规模储能的水系电池的新设计。

图2. CarraChi凝胶电解质在Zn||ZVO纽扣电池和软包电池配置中的应用（25 ℃）

Production of gas-releasing electrolyte-replenishing Ah-scale zinc metal pouch cells with aqueous gel electrolyte, Nature Communications 2023 DOI: 10.1038/s41467-023-39877-5

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