质子传输是构建很多电化学器件的基础。近日，美国麻省理工学院Ju Li，犹他大学Gao Tao以及俄勒冈州立大学Xiulei Ji等报道了一类新型的质子电解质，在这种电解质中质子可以在层状硅酸盐黏土网络中快速传输。

文章要点

1）自然界中的黏土在其外表面上包含着很多亲水基团可以锚定水、酸等质子给体，因而可以用做质子电解质的基质。研究人员提出了一种“acid-in-clay”（AiCEs）复合物作为新型的无机固态质子电解质能够有效解决传统质子电池中的产气、腐蚀、元素交叉影响等问题。AiCEs是通过将H₃PO₄吸附在层状硅酸盐黏土中形成的凝胶状全无机材料。

2）与液态H₃PO₄电解质相比，AiCEs表现出超快的质子传导速率（与水溶液电解质接近但一直降温到液氮的温度也不会发生相转变）、更宽的电化学稳定窗口（抑制产气）、良好的化学稳定性（抑制对集流体和电极的腐蚀）和优异的离子选择性（防止元素的交叉影响）。因此全固态质子电池能够在室温下在720C的超高倍率下仍保持高达33%的容量保持率。

参考文献

Shitong Wang et al, Acid-in-clay electrolyte for wide-temperature-range and long-cycle proton batteries， Advanced Materials, 2022

DOI: 10.1002/adma.202202063

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202202063