中科院上海硅酸盐所研发锌基电池最优电解质隔膜

本报讯（记者黄欣）中国科学院上海硅酸盐研究所研究员刘宇和副研究员迟小伟研制出一种高稳定性、柔韧性的自支撑明胶电解质膜。这种电解质具有独特的热可逆性，与无机盐的相容性优良。该研究成果近日以封面文章形式发表在《材料化学》杂志上。

金属锌资源丰富、比能量高，作为负极在锌锰、锌镍、锌银、锌空气电池中具有明显的推广优势。然而金属锌在传统水系电解液中存在严重的腐蚀和枝晶问题，极大地限制了锌基电池的电化学性能和循环稳定性。

为了有效提高锌负极的稳定性，研究人员构建了稳定的电极-电解液界面，显著降低了锌负极的腐蚀，提高了对称电池的循环稳定性，且不会形成明显的枝晶。独特的结构设计使得电池具有柔性，且能稳定地抵抗外界刺激。同时，基于明胶独特的无机盐增强作用，将经过高浓度电解液处理的明胶电解质脱水，分子链间形成强的疏水相互作用，显著增强电解质的热稳定性和力学性能，得到了迄今为止报道的用于水系锌基电池力学性能最好的自支撑固体电解质隔膜。优异的力学性能还提高了电池的安全性，拓展了其在柔性电池领域的应用。

研究人员还设计了全新的固-水电解质体系，其中气相纳米二氧化硅通过表面活性基团复合水分子，抑制水对锌负极的腐蚀；同时作为无机填料，增强了膜的抗枝晶渗透能力。非离子表面活性剂（FMEE）的加入降低了Zn2+沉积的活化能，与二氧化硅产生协同作用，显著抑制Zn枝晶生长，同时提高库仑效率。相关成果发表在《电化学学会杂志》上。团队进一步开发了与成果相匹配的高活性正极材料，在10C倍率下实现了高达10000次循环的循环稳定性。