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固態(tài)聚合物電解質(zhì)（SPE）和水凝膠電解質(zhì)（HPE）被開(kāi)發(fā)為鋅離子電池（ZIB）的電解質(zhì)。水凝膠可以保留水分子并提供高離子電導(dǎo)率；然而，它們含有許多自由水分子，這不可避免地會(huì)在鋅負(fù)極上引起副反應(yīng)。SPE可以提高負(fù)極的穩(wěn)定性，但它們通常擁有低的離子導(dǎo)電性，并導(dǎo)致高阻抗。

在此，香港城市大學(xué)支春義教授、中國(guó)石油天然氣股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)研究院金旭高級(jí)工程師等人開(kāi)發(fā)了一種貧水凝膠電解質(zhì)，旨在平衡離子轉(zhuǎn)移、負(fù)極穩(wěn)定性、電化學(xué)穩(wěn)定性窗口和電阻。

圖1. Zn||MnHCF電池的電化學(xué)性能

具體而言，該工作選擇了一種聚合物兩性離子（PZI）作為聚合物骨架，其中磺酸鹽終端結(jié)合了親水和親鋅的特性，鋅鹽作為配位單元發(fā)揮作用。研究顯示，磺酸鹽陰離子作為氫鍵受體的功能，可以被水分子潤(rùn)滑，以促進(jìn)鋅離子的解離，并增強(qiáng)水分子的電化學(xué)穩(wěn)定性。所設(shè)計(jì)的貧水水凝膠電解質(zhì)在貧水含量（20wt%）下提供了一個(gè)寬的電壓窗口和2.6 × 10^-3S cm^-1的離子傳導(dǎo)率。全電池表現(xiàn)出可忽略的產(chǎn)氣和優(yōu)秀的循環(huán)性能，在5C和1C的條件下分別達(dá)到4000次和1500次。

此外，貧水水凝膠電解質(zhì)表現(xiàn)出對(duì)電極的高粘附性，在柔性的ZIBs中提供了牢固的界面?？傮w而言，貧水水凝膠電解質(zhì)的設(shè)計(jì)在HPE和SPE之間提供了一個(gè)重要的平衡，以獲得高穩(wěn)定性和離子傳導(dǎo)性。

圖2. 附著力表征

Lean-water hydrogel electrolyte for zinc ion batteries, Nature Communications 2023 DOI:?10.1038/s41467-023-39634-8

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/09/30/78d453032d/

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?支春義/金旭Nature子刊：貧水水凝膠電解質(zhì)助力鋅離子電池

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