成会明院士Angew：用于宽温柔性锌-空气电池的极化凝胶电解质

Nanoyu

2023-03-04

柔性锌-空气电池（FZABs）的发展在可穿戴电子设备领域引起了广泛关注。凝胶电解质是FZABs中最重要的组成部分之一，迫切需要对其进行优化以与Zn负极匹配并适应恶劣的气候。

基于此，清华深圳国际研究生院刘碧录，周光敏，成会明院士为FZAB开发了聚丙烯酰胺-柠檬酸钠(PAMSC)的极化凝胶电解质，其中SC含有丰富的-COO-官能团。

文章要点

1）PAM-S凝胶电解质中的极化-COO-基团对Zn负极表现出亲锌效应，因此它们可以均匀化Zn²⁺传输通量并抑制Zn枝晶的形成。极化的-COO-基团与水分子之间的强氢键可防止 PAM-SC凝胶电解质在低温下冻结并在高温下蒸发。

2）PAM-SC凝胶电解质在暴露于空气中96小时后表现出324.8 mS cm^-1的高离子电导率和96.85%的出色保水性。在FZAB中组装后，PAM-SC凝胶电解质具有746.1 mAh g^-1的高放电容量、107.7 mW cm^-2的高功率密度和420个循环的长稳定性。即使在极端条件下，采用PAM-SC凝胶电解质的FZAB在-40 ℃的超低温下也显示出700次循环的长循环寿命。

3）此外，采用PAM-SC凝胶电解质的FZABs可以在液态N₂环境中为风扇供电、为智能手机充电和点亮灯泡，为FZABs在恶劣条件下的应用提供了前景。

参考文献

Miaolun Jiao, et al, A Polarized Gel Electrolyte for Wide-Temperature Flexible Zinc-Air Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202301114

DOI: 10.1002/anie.202301114

https://doi.org/10.1002/anie.202301114