沸石保护层改性锌碘电池：长循环寿命、高库伦效率、高容量

3. 沸石保护层改性的锌碘电池同时实现了长的循环寿命(5600次循环后容量保持率91.92%)、高CEs(平均99.76%)和高容量(0.2 A g⁻¹电流密度下，容量为193 -196 mAh g⁻¹)。

近日，烟台大学姜付义、康利涛课题组联合上海硅酸盐研究所刘建军教授，提出了一种利用沸石保护层大幅度提升Zn||I₂电池综合性能的创新策略。该沸石保护层具有优良的阳离子交换能力，不仅能够均匀传导Zn²⁺，避免Zn²⁺聚集与Zn枝晶生长；还能够有效屏蔽阴离子和水分子，全面抑制Zn||I₂电池中的副反应过程。采用该策略获得的Zn||I₂电池，兼具高容量(196 mAh g⁻¹@0.2 A g⁻¹)、高库伦效率(99.76%@2 A g⁻¹)、高循环稳定性(5600次循环后容量保持率为91.92%)、以及低自放电率(50 h静置后，容量保持率为83%)。为凸显实用性，该团队还构建了具有超高碘负载量(13.3 mg cm⁻²)的Zn||I₂电池，展示了该方案的技术效果。

沸石材料优异的阳离子交换能力源自其独特的铝硅酸盐开放骨架。在沸石晶格当中，一部分[SiO₄]四面体被[AlO₄]六面体取代，使得晶格孔道呈现负电性，这些孔道可以高效传输阳离子，并通过静电排斥作用阻碍阴离子的通过。本文通过简单的浆料涂覆方法，在锌负极表面构建了致密的沸石保护层，用以阻隔Zn负极与电解液的直接接触，从而有效降低了锌负极的腐蚀速度与表面钝化，腐蚀产物减少(图1a-e)。该沸石保护层还展现出优秀的I₃⁻阻隔性，可以有效防止I₃⁻穿梭(图1f-h)。

IV 基于沸石保护层的锌碘全电池性能

得益于沸石保护层的高阳离子导电率，改性后的Zn||I₂全电池表现出了优异的充放电容量和高倍率充放电性能(图4a-b)。而沸石保护层对副反应和锌枝晶的抑制作用，又显著提升了全电池的库伦效率、循环寿命和抗漏电性能(图4c-g)。电化学测试显示，使用沸石保护层，可以将全电池静止50 h后的自放电率从49.1%降低到17.0%；并且全电池在2 A g⁻¹电流密度下的循环寿命从1015圈提升到5600圈，平均库伦效率从91.92%提升到99.76%。