可充電的含水鋅碘(Zn-I2)電池由于其在制造和來源方面的可持續(xù)性而成為傳統(tǒng)金屬基電池的具有成本效益的備選方案。然而，多碘化合物的穿梭效應(yīng)和鋅陽極副反應(yīng)是大規(guī)模儲能應(yīng)用中亟待解決的問題。
在這里，復(fù)旦大學Jianfeng Shen提出了一種受生物學啟發(fā)的類皮膚準固態(tài)電解質(zhì)(skin-QSSE)概念，它具有由共價有機框架(COF)納米層和芳綸纖維水凝膠層組成的不對稱結(jié)構(gòu)。
文章要點
1）三嗪COF骨架上帶負電荷的氮位點和多碘化物之間的靜電排斥確保了碘化物活化材料的有效利用。
2）值得注意的是，DFT計算顯示，ANFs芳族聚酰胺纖維水凝膠通過降低水合鋅離子(Zn(H2O)62+)的去溶劑化能壘(0.66 eV對液體電解質(zhì)的7.09 eV)誘導(dǎo)自發(fā)脫水過程，這減輕了鋅陽極界面處的腐蝕和枝晶形成。
3）最終，具有skin-QSSE的Zn-I2電池表現(xiàn)出超穩(wěn)定的循環(huán)可逆性，在10 °C下經(jīng)過45000次循環(huán)后，容量衰減率極低，僅為0.0018‰。
這項工作從不對稱電解質(zhì)的角度提出了應(yīng)對含水Zn電池中陽極和陰極界面問題的新見解。
參考文獻
Shaochong Cao, et al, Skin-like quasi-solid-state electrolytes for spontaneous zinc-ion dehydration toward ultra-stable zinc-iodine batteries, Energy Environ. Sci., 2025
DOI: 10.1039/D4EE05527F
