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水誘導的寄生反應會導致鋅金屬負極的可逆性較差，這對水系鋅離子電池（AZIBs）的實際應用構成了重大挑戰。

圖1 電解質設計

德克薩斯大學達拉斯分校Guoping Xiong、Kyeongjae Cho、圣母大學Tengfei Luo等設計了一種含有硫酸鋅和膨脹粘土（BT）的新型準固態”膨脹粘土包水”（water-in-swelling-clay）電解質（WiSCE），以實現高度可逆的鋅金屬負極。研究顯示，基于WiSCE的AZIB全電池在各種電流密度下都表現出優異的循環穩定性、較長的保質期、較低的自放電速率和優異的高溫適應性。

特別是，基于WiSCE的AZIB全電池在0.1A g^-1的條件下循環200次后容量保持90.47%，在1A g^-1的條件下循環2000次后容量保持96.64%，在3A g^-1的條件下循環5000次后容量保持88.29%。

圖2 半電池性能

詳細的密度泛函理論計算表明，在WiSCE中BT和水分子之間形成了強烈的氫鍵。因此，水分子被BT強烈限制，特別是在夾層內，這大大抑制了水引起的寄生反應，大大改善了循環穩定性。

因此，與最先進的”鹽包水”電解質相比，WiSCE可以在全電池水平上提供明顯更高的容量，而成本卻大大降低，這對設計下一代高性能AZIB很有希望。總鐵有人，這項工作為開發具有成本競爭力的AZIBs作為電網規模儲能的替代品提供了一個新的方向。

圖3 Zn||NVO全電池性能

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：低成本準固態膨脹粘土包水電解質實現5000次循環水系鋅離子電池

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