COF@PAN锌电池隔膜

高比能软包电池

一种共价有机框架隔膜，通过重构氢键网络调控水活度，让锌电池在贫电解液条件下抑制析氢并稳定循环，软包电池能量密度达到实用水平。

张焜 · Hongtian, Liu · Yijia, Yuan · Xi, Shibo · Zhao, Yaohua · Ma, Li · Changan, Lu · 刘佳 · 张坤 · Loh, Kian Ping

Advanced Materials 2026

参数信息

重量能量密度

54.0 Wh kg⁻¹

体积能量密度

185.3 Wh L⁻¹

循环寿命

800 cycles

电解液/容量比

10 g Ah⁻¹

比能量（传统）

5 Wh kg⁻¹

技术优势

能量密度翻倍

隔膜重构氢键网络，减少非活性质量占比，使软包电池能量密度达到 54.0 Wh kg⁻¹ 和 185.3 Wh L⁻¹，比传统阻隔型隔膜体系提升近一个数量级。

800次稳定循环

在贫电解液条件下，隔膜维持界面水活度，避免水耗竭导致的容量衰减，使锌软包电池循环超过800次。

水管理机制明确

通过系统解析贫液条件下的失效机制，隔膜对氢键网络的重构既抑制析氢副反应，又保证电解液快速浸润，为设计高性能锌电池提供依据。

应用场景

• 锌金属电池：直接用于锌金属电池，替换常规隔膜，提升贫液条件下的能量密度和循环寿命。
• 水系储能：面向水系储能体系，通过调控水活度解决析氢和低库仑效率问题。
• 电池隔膜：作为新型隔膜，优化离子传输和电解液浸润，是贫液电池的关键组件。
• 共价有机框架：利用 COF 的氢键网络可设计性，实现水管理功能，扩展 COF 在能源器件中的应用。