抗疲劳水凝胶电解质助力全柔性锌离子电池！

以下文章来源于高分子科学前沿 ，作者高分子科学前沿

水凝胶电解质在锌金属电池中得到了广泛的探索，以应用于可穿戴电子设备。虽然在优化化学结构和提高拉伸弹性方面进行了深入的研究，但水凝胶在反复变形下的机械稳定性在很大程度上被忽视了，而这会导致其在大循环容量下的性能不尽人意。

近日，香港理工大学张标教授系统地研究了水凝胶电解质的抗压疲劳性能，并揭示了盐类和共聚物基体对裂纹的发生和扩展的关键作用。研究表明，在锌均匀沉积的前提下，改善抗疲劳性能对实现高容量的锌金属负极至关重要。最佳的Zn(ClO4)2-聚丙烯酰胺/壳聚糖水凝胶电解质（C-PAMCS）在10 mA cm-2的电流密度和10 mAh cm-2的高面容量下，使Zn//Zn电池表现出前所未有的1500小时的寿命。进一步，作者展示了C-PAMCS在全柔性锌离子电池中的潜在应用，该电池由一个基于Ag纳米线嵌入弹性体的柔性集流体实现。总体而言，这项工作为开发高性能锌负极和衍生储能装置提供了水凝胶电解质工程的理论依据。

文章要点：

1. 这项工作系统地探讨了聚丙烯酰胺（PAM）基水凝胶电解质在反复压缩下的抗疲劳特性，以及通过调整盐和共聚物的交联而产生的相应锌沉积行为。

2. 研究表明，抗疲劳性能在保证水凝胶的稳定性和完整性方面起着至关重要的作用，并且盐和聚合物基体都明显影响水凝胶在反复压缩下的机械稳定性。

3. 由于混沌盐和双网络共聚物的存在，Zn(ClO4)2-聚丙烯酰胺/壳聚糖水凝胶电解质（C-PAMCS）显示出更好的抗疲劳性能，而不影响锌的沉积均匀性。因此，采用C-PAMCS的对称Zn//Zn电池在大容量下提供了前所未有的循环寿命，即在5 mA cm-2/5 mAh cm-2和10 mA cm-2/10 mAh cm-2下分别超过了2700小时和1500小时。

4. 这种抗疲劳水凝胶电解质的潜力在一个由Ag@SBS集流体促成的全柔性锌离子电池中得到了证明，该电池表现出优异的柔性和稳定性，对于为可穿戴电子装置供电极具吸引力。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202300498

来源：高分子科学前沿

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