通过弱结合的水介导的剪切增稠电解质，迈向实用的水基锌金属袋式电池

《Nature Communications》：Towards practical aqueous zinc metal pouch cell batteries via weakly bound water-mediated shear-thickening electrolyte

　　

摘要

锌负极的枝晶生长紊乱和腐蚀反应仍然是水系锌金属电池中的关键挑战。调节剪切增稠型非牛顿流体电解质中的水状态已成为一种有前景的策略，可以同时抑制锌负极的枝晶生长和腐蚀。在此，我们设计了一种基于羧甲基纤维素和磺化二氧化硅纳米颗粒的多功能剪切增稠型非牛顿流体电解质，通过分层调控水分子状态来解决这两个问题。羧甲基纤维素将自由水转化为弱结合水，从而抑制由水引起的副反应。同时，磺化SiO₂纳米颗粒与支链淀粉和羧甲基纤维素形成剪切增稠网络，并引入大量的表面-SO₃?基团，破坏锌界面处的强结合水层。这种结构能够在不损害离子导电性的前提下，使枝晶尖端局部硬化。结果表明，Zn|Zn对称电池在50 mA cm^-2电流下可稳定镀锌/剥离900小时，容量为25 mAh cm^{-2₂软包电池在20 mA cm-2电流下可稳定运行200个循环，容量为1.5 Ah。这些发现为开发耐腐蚀、具有机械适应性的水系锌软包电池系统提供了新的途径。}