支春义Nature Communications：基于贫水水凝胶电解质制造锌离子电池
bionanoer
目前，大量研究已经开发了固体聚合物电解质（SPE）和水凝胶电解质作为锌离子电池（ZIBs）的电解质。这其中，水凝胶可以保留水分子并提供高离子电导率；然而，它们含有许多游离水分子，不可避免地会在锌负极上引起副反应。而SPE虽然可以提高负极的稳定性，但它们通常离子电导率较低，很容易导致高阻抗的形成。有鉴于此，香港城市大学支春义和中石油新能源研究中心Xu Jin发了一种贫水水凝胶电解质，旨在平衡离子转移、负极稳定性、电化学稳定性窗口和电阻。
本文要点
（1）作者选择聚合物两性离子（PZI）作为聚合物骨架，其中磺酸盐末端结合了亲水性和亲锌性性质，而锌盐则作为配位单元。磺酸根阴离子起到氢键受体的作用，可以被水分子润滑，以促进锌离子的离解，并增强水分子的电化学稳定性。
（2）由此产生的水凝胶由于具备分子润滑机制，可确保离子的快速传输。此外，这种设计扩大了电化学稳定性窗口，并实现了高度可逆的镀锌/剥离过程。在水含量仅为20 wt%的条件下，贫水水凝胶电解质也能够加宽电压窗口和提供达到2.6× 10−3 S cm−1的离子电导率。因此，全电池在高电流率和低电流率下均显示出优异的循环稳定性和容量保持率。此外，贫水水凝胶可以实现优异的粘附能力，满足柔性器件的需求。
（3）此外，贫水水凝胶展现出了优异的粘附能力，可为柔性ZIB提供牢固的界面。贫水水凝胶电解质的设计为同时获得高稳定性和离子导电性提供了新的思路。
Yanbo Wang, et al. Lean-water hydrogel electrolyte for zinc ion batteries. Nature Communications. 2023
DOI：10.1038/s41467-023-39634-8
https://www.nature.com/articles/s41467-023-39634-8
版权声明：
本平台根据相关科技期刊文献、教材以及网站编译整理的内容，仅用于对相关科学作品的介绍、评论以及课堂教学或科学研究，不得作为商业用途。
