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水系鋅電池因其高安全性和低成本而成為電網規模儲能的理想選擇。然而，大規格水系鋅電池的生產受到電解液消耗、析氫以及鋅枝晶生長的阻礙。

在此，天津大學楊全紅&楊春鵬教授團隊設計了一種 “開放式 “軟包電池用于大規格水系鋅電池的生產，它可以釋放氫氣并允許在電池循環過程中重新填充消耗的電解液成分。具體而言，該電池使用含有交聯卡拉膠和殼聚糖的凝膠電解質，它能粘合水分子并阻止其與鋅發生副反應，從而防止電解質泄漏和快速蒸發。

楊全紅/楊春鵬Nature子刊：水性凝膠電解質生產釋氣電解質補充Ah規模的鋅金屬軟包電池

圖1. CarraChi凝膠的制造和物理性質

總之，該工作報道了一種面向實用化大容量水系鋅金屬電池的開放式可再充電池構型。該電池構型采用卡拉膠和殼聚糖組成的水鍵合凝膠電解質，可防止電解質消耗和電池膨脹，實現Ah級容量的鋅電池大規模儲能。交聯的CarraChi凝膠含有豐富的極性官能團（-OH、-NH₂、-SO₄^2-），可鍵合H₂O分子，從而抑制水的快速蒸發和HER。因此，開放式可再充填鋅對稱電池具有更高的沉積/剝離能力、循環穩定性和長壽命。

在電流密度為10 mA cm^-2、面積容量為35 mAh cm^-2、DOD為65%的條件下，開放式可重復填充軟包電池的壽命大于4000 h，累計容量為1286 Ah。采用CarraChi凝膠電解質和可重復填充結構的Zn | |ZVO多層軟包電池具有高容量（0.9 Ah）和良好的循環穩定性，在200次循環后可保持84%的容量。因此，該電池結構為建造實用大尺寸水系電池鋪平了道路，并將激發用于電網規模儲能的水系電池的新設計。

圖2. CarraChi凝膠電解質在Zn||ZVO紐扣電池和軟包電池配置中的應用（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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