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水系電解液在電池安全運(yùn)行、綠色經(jīng)濟(jì)和先進(jìn)電池技術(shù)的低生產(chǎn)成本方面具有主要優(yōu)勢。然而，水系電解質(zhì)中的強(qiáng)水活性會引發(fā)析氫反應(yīng)和電極上的寄生鈍化，導(dǎo)致電解質(zhì)/電極界面中的離子傳輸不良。

在此，南京大學(xué)&日本筑波大學(xué)&日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）周豪慎教授等人提出了一種沸石分子篩改性（沸石改性）可充電鋅電池用水系電解液，通過降低水活性來減少電池副反應(yīng)。

拉曼光譜表明，沸石改性的電解液保持了高度侵蝕性的溶劑化鞘，并顯著抑制了水分子的反應(yīng)性。模擬和電化學(xué)測試證明沸石改性的鋅負(fù)極電解液析氫更少，耐腐蝕能力更好。

由于沸石改性電解質(zhì)的水分解較少，Zn負(fù)極積累了較淺的副產(chǎn)物。此外，致密的Zn堆疊沉積形態(tài)也有利于Zn負(fù)極的可逆性。

圖1. 鋅負(fù)極形態(tài)演變和界面分析

因此，沸石改性電解液使Zn||Zn電池在0.8 mA cm^-2下的循環(huán)壽命達(dá)到4765小時(shí)，鋅-VO₂紐扣電池達(dá)到3000次循環(huán)，軟包電池達(dá)到100次循環(huán)。

除了科學(xué)研究層面的發(fā)現(xiàn)，作者還指出沸石分子篩由于其成熟的生產(chǎn)工藝、低成本以及工程方面的可回收性而在未來大規(guī)模生產(chǎn)中具有重要意義。

圖3. 沸石分子篩的回收利用

Reducing Water Activity by Zeolite Molecular Sieve Membrane for Long-Life Rechargeable Zinc Battery, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202102415

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