封面文章：无机胶态电解质助力更好的锌离子电池

图2a和图2b分别代表Zn/HCCE/MnO₂电池的循环伏安曲线(CV)和恒电流充放电曲线，CV曲线中Zn/MnO₂电池体系显示胶态电解质相比液态电解质的氧化还原峰值更高，意味着HCCE有更高的电化学活性和比容量。图2c显示HCCE在200 mA/g电流密度下循环400圈之后，依然具有290 mAh/g的高可逆容量，容量保持率约为100%。在1000 mA/g电流密度下循环200圈之后，容量保持率约为100%(图2d)。在500 mA/g电流密度下循环1000圈之后，依然具有212 mAh/g的高可逆容量(图2f)，容量保持率约为89%。胶态电解质电池在不同的电流密度下均表现出更优秀的电化学循环性能，且对比近几年相关研究报道表现优越(图2e)。

图4a展示了HCCE与液态电解质的界面保护效果示意图，HCCE保护层起到保护电池的正负极作用。图4b是表示锌离子在电解质中的交换过程。图4c显示了不同浓度胶态电解质的红外光谱，随着无机坡缕石含量的增加，在1630 cm⁻¹左右的(δH₂O)峰和3419 cm⁻¹左右(υH₂O)的峰均变弱，这是由于坡缕石的极性硅羟基和水分子形成氢键，大量的自由水转化为吸附水。拉曼光谱峰(~240 cm⁻¹)归属于[Zn²⁺·OSO₃²⁻]配体模式，[Zn²⁺·OSO₃²⁻]配体模式的放大峰意味着更紧凑配合离子的存在(图4e)。重要的是，HCCE经过1，3，5，10圈循环后，XRD显示并没有新相生成，原相保持基本不变，意味着HCCE本身具有良好的稳定性。对比首次放电至0.8 V和1000圈循环后，正极XPS测试发现液态电解质的电池正极表面在168.5 eV和230 eV位置上出现两个峰，代表SO₄²⁻阴离子的聚集，而HCCE电池的正极表面并没有这两个峰的出现。这主要归因于坡缕石表面携带负电荷在静电排斥作用下限制SO₄²⁻阴离子的积累，而电池的正负极均被大量坡缕石覆盖形成一层保护层进而抑制电极表面羟基硫酸锌的生成。由于HCCE具备和liquid电解质相当的离子电导率，且HCCE的Zn²⁺迁移数(tZn²⁺~0.64)相比liquid电解质(tZn²⁺~0.50)的更高。这表明更多的锌离子能在HCCE中进行有效的离子迁移。

图4. (a) HCCE和液态电解质的界面效应效果对比图；(b) HCCE中的离子交换示意图；(c) 不同浓度的胶态电解质和液态电解质(1400~3800 cm⁻¹)的红外光谱图；(d) HCCE在不同循环圈数之后的XRD图；(e) 不同浓度的胶态电解质和液态电解质(1400-3800 cm⁻¹)的拉曼光谱图；(f) 采用HCCE和液态电解质的电池首次放电和循环1000圈后的正极对比XPS谱图。