综述：高能量密度、长寿命可充电水基锌金属电池的隔膜技术研究：综述

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Separator engineering for energy-dense and long-life rechargeable aqueous zinc metal batteries: A review

水系锌金属电池因安全性高、成本低、环保等优势成为储能新方向，但实验室与工业化之间存在能量密度差距，主要源于隔膜设计不当。本文系统综述商用、纤维素基、合成聚合物基及复合隔膜的最新进展，评估其厚度、润湿性、机械强度和可加工性，提出表面涂层与功能复合材料等策略以平衡界面稳定性和量产需求，最终倡导开发厚度<20μm、成本<2美元/平方米、机械性能优越的隔膜，以释放商业潜力。

　　

摘要

可充电水性锌金属电池（RAZMBs）因其固有的安全性、成本效益和环境友好性，已成为电网规模储能的一种有吸引力的替代方案。然而，RAZMBs的实际应用目前受到理论潜力与实际能量密度之间差距的阻碍，这一差异主要归因于实验室环境中使用厚而高吸水性的隔膜。隔膜不仅是一个物理屏障，还是控制离子传输动力学、抑制枝晶形成以及电池电解液容量比（E/C比）的关键组件。本文对RAZMBs的隔膜工程进行了全面分析，不仅关注材料合成，还重点探讨了实现高能量密度和可扩展设备所需的结构设计原则。我们系统地分类了近期在商业用、基于纤维素的、基于合成聚合物的以及复合隔膜方面的进展，并根据厚度、润湿性、机械强度和卷对卷（R2R）加工性等工程指标对它们进行了评估。特别强调了改进策略，包括表面涂层和功能复合材料，这些策略旨在平衡界面稳定性和工业可制造性。最后，我们提出了克服“从实验室到工厂”转化瓶颈的前瞻性观点，提倡使用薄（<20 μm）、成本低廉（<2美元/m2）且机械性能可靠的隔膜，以充分发挥水性锌电池的商业潜力。