AEM：由两性离子水凝胶电解质实现的动力学增强效应用于锌离子混合微型超级电容器中高可逆锌负极

Nanoyu

2022-08-27

尽管水系锌离子混合微超级电容器（ZHMSCs）的互补电荷存储机制具有令人印象深刻的优点，但解决锌阳极的枝晶和寄生反应问题仍然是一个挑战。

近日，北京化工大学邱介山教授，新疆大学Fengjiao Guo, Hongyu Mi通过设计两性离子型P(AM-co-SBMA)水凝胶电解质(PASHE ),提出了Zn²⁺迁移和水合Zn²⁺脱溶的动力学控制策略。

文章要点

1）机械坚固和化学锚定的PASHE具有两性离子基团，用于构建离子迁移通道和固定水分子，从而加速Zn²⁺迁移，达到超高迁移数(0.84)，并减轻与水相关的寄生反应。

2）研究人员结合实验结果的理论计算揭示了磺基甜菜碱磺酸根阴离子赋予PASHE改善的去溶剂化动力学和协调电解质-电极界面处Zn2+通量和电场分布的能力。

3）因此，锌阳极表现出优异的电化学性能，在Zn|PASHE|Cu电池中平均库仑效率高达99.4%，在Zn|PASHE|Zn电池中累积容量高达2000 mAh cm^-2(20 mA cm^-2，1 mAh cm^-1)，放电深度为80.9%(20 mA cm^-2，10 mAh cm^-2)。此外，基于PASHE的ZHMSCs为储能应用提供了出色的柔性和可循环性。

这项工作为水凝胶电解质工程提供了有益的见解，以开发高性能的锌阳极和衍生的储能装置。

参考文献

Wentao Zhang, et al, Kinetics-Boosted Effect Enabled by Zwitterionic Hydrogel Electrolyte for Highly Reversible Zinc Anode in Zinc-Ion Hybrid Micro-Supercapacitors, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202202219

https://doi.org/10.1002/aenm.202202219