水系鋅離子電池（AZIBs）的開發面臨著巨大挑戰，因為水系電解液中的高水活性會引起水誘發的副反應。

圖1 電解質膜的設計及表征

德克薩斯大學達拉斯分校Kyeongjae Cho、Guoping Xiong等設計了一種基于鋰藻土（LP）納米粘土的低水活性準固態電解質膜，以用于無隔膜 AZIB。研究顯示，這種機械堅固的LP基膜可同時用作隔膜和準固態電解質，以抑制鋅/電解質界面上的枝晶生長和水引發的副反應。

結合密度泛函理論計算、理論分析和實驗，作者發現，當水分子被LP吸收時，與自解離、副產物形成和電化學分解相關的水活動會被大大抑制，這可能是由于水與LP之間強烈的庫倫和氫結合相互作用，使得LP納米晶體具有很強的吸附水和水合能力。

圖2 鋅金屬電極的電化學性能

得益于上述設計，無隔膜AZIB在1 A/g條件下循環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10,000次后顯示出86.32%的高容量保持率，同時還提高了耐用性，在60天的存儲期內實現了創紀錄的低電壓衰減率。

總體而言，這項工作提供了對水活性的基本理解，并證明LP納米粘土有望用于實際儲能應用中的超穩定無隔膜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