周豪慎AM: 神奇的沸石分子筛膜降低水分活性，让水系锌电池更长寿！

水系电解液在电池安全运行、绿色经济和先进电池技术的低生产成本方面具有主要优势。然而，水系电解质中的强水活性会引发析氢反应和电极上的寄生钝化，导致电解质/电极界面中的离子传输不良。

在此，南京大学&日本筑波大学&日本产业技术综合研究所（AIST）周豪慎教授等人提出了一种沸石分子筛改性（沸石改性）可充电锌电池用水系电解液，通过降低水活性来减少电池副反应。

拉曼光谱表明，沸石改性的电解液保持了高度侵蚀性的溶剂化鞘，并显著抑制了水分子的反应性。模拟和电化学测试证明沸石改性的锌负极电解液析氢更少，耐腐蚀能力更好。

由于沸石改性电解质的水分解较少，Zn负极积累了较浅的副产物。此外，致密的Zn堆叠沉积形态也有利于Zn负极的可逆性。

图1. 锌负极形态演变和界面分析

因此，沸石改性电解液使Zn||Zn电池在0.8 mA cm^-2下的循环寿命达到4765小时，锌-VO₂纽扣电池达到3000次循环，软包电池达到100次循环。

除了科学研究层面的发现，作者还指出沸石分子筛由于其成熟的生产工艺、低成本以及工程方面的可回收性而在未来大规模生产中具有重要意义。

图3. 沸石分子筛的回收利用

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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