悉尼科技大学裴增夏《Matter》：柔性熔融水合物凝胶电解质助力高比能且稳定的锌金属电池！

熔融水合物电解质在解决水系锌金属电池（ZMB）所面临的严重问题方面大有可为，但与新兴电子产品的全面"柔性愿景"相称的柔性等价物仍然缺乏。

近日，澳大利亚悉尼科技大学裴增夏教授提出了一种通用的耐盐训练策略，只需在合理的水凝胶中诱导水分子和离子迁移，就能制备出这种电解质。综合表征和模拟验证了电解质中不存在自由水分子。这种独特的柔性电解质具有理想的机械和电化学特性，并使阴极和锌阳极都具有超强的稳定性。结果，在这些电解质特性的支持下，组装的柔性ZMB实现了前所未有的10.3 Ah cm-2的累积面积容量，并实现了具有实用面容量的软包电池。此外，所得固态电池作为可靠的柔性电源也显示出巨大的潜力。总体而言，这项工作为利用柔性熔融水合物电解质制备高能量和稳定的ZMB开辟了一条途径。

文章要点：

1. 这项工作报告了一种基于合成双网（DN）水凝胶的柔性熔融水合高分子材料的耐盐训练策略，该策略只需通过诱导水分子和离子迁移，而无需额外的添加剂或化学修饰。利用这种策略，DN水凝胶可以容纳盐浓度高达饱和31 m（m为摩尔数，mol kg-1）的氯化锌熔融水合物。

2. 结构和光谱研究以及分子尺度建模显示，柔性熔融水合凝胶中不存在自由水分子。此外，这种独特的固态电解质具有出色的机械性能（如拉伸性和韧性）和理想的电化学性能（如良好的离子导电性和宽广的电化学窗口），因此可作为柔性水合物熔融高分子材料。

3. 柔性熔融水合凝胶还能以无枝晶和无钝化的方式实现稳定的锌剥离/沉积，并能稳定钒基阴极，防止金属溶解。

4. 基于这种固态电解质，组装的柔性ZMB可实现10.3 Ah cm-2的超高累积面容量，并且循环寿命可达18,500次，此外，所得锌离子混合电容器（ZIHC）的比能量可达302.1 Wh kg_1（基于活性阴极材料）。另外，这项工作还实现了实用面容量超过2 mAh cm-2的软包电池，固态电池也显示出作为可靠的柔性电源的巨大潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.08.019

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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