水系锌离子电池因高安全性,低成本和低毒性等优点,在大规模储能领域具有重要的应用前景.然而,采用金属锌作为负极时,易引发枝晶,析氢和腐蚀等问题,严重制约着水系锌离子电池的电化学性能。
研究显示， PCMS电解质中带负电荷的羧甲基可以优先调节负极界面的离子浓度。基于此，准固态PCMS凝胶电解质可以消散离子浓度差异引起的电荷积累，有利于在高电流密度下实现优异的电化学稳定性。
结果显示，具有PCMS凝胶电解质的对称锌电池可以在40 mA cm−2的高电流密度下可超过2000小时循环。此外，使用PCMS凝胶电解质的Zn//I2电池也能持续循环超过8000次。
图1. PCMS电解质的结构表征
综上所述，我们成功地展示了一种具有丰富官能团和稳定网络结构的PCMS凝胶电解质。研究显示，该凝胶电解质可以调节EEI处的Zn2+浓度梯度，抑制电化学副反应。此外，准固体PCMS凝胶电解质有效地防止了液相的流动性，从而最大限度地减少了界面副反应。基于此，该电解质能够实现 Zn2+的均匀沉积/剥离，同时显著抑制枝晶生长和 HER 等副反应。匹配PCMS 凝胶电解质的对称锌电池能够在 40 mA cm−2的高电流密度下稳定循环超过 2000 小时。此外，采用 PCMS 凝胶电解质的 Zn//I2全电池在 1 A g−1电流下经过 8000 次循环后可提供 160.1 mAh g−1的容量。因此，该工作为可充电 AZB 的开发提供了新的见解和途径。
图2. 全电池电化学性能
Ion Redistribution Gel Electrolyte Dissipates Interfacial Turbulence for Aqueous Zinc-Ion Batteries,Advanced Energy Materials2024 DOI: 10.1002/aenm.202404367