AM：一种具有阴离子锁定超分子网络的强韧复合水凝胶电解质用于锌离子电池

Nanoer-z

2025-04-18

水凝胶电解质因其优异的柔韧性和安全性在锌离子电池中广受关注。然而，其机械性能不足、离子电导率低和Zn²⁺迁移数差等问题严重制约了高性能锌离子电池的发展。鉴于此，福州大学Xiaolin Lyu、Mingmao Wu、福建医科大学附属协和医院Piaopiao Zhou等通过芳纶纳米纤维、聚乙烯醇与阴离子之间丰富的氢键作用，构建了一种能锁定阴离子和活性水分子的三维超分子网络。

本文要点：

（1）该网络协同提升了电解质的机械性能（强度0.88 MPa，韧性3.28 MJ m⁻³）、离子电导率（4.22 S m⁻¹）和Zn²⁺迁移数（0.78）。这种超分子复合水凝胶电解质能有效抑制枝晶生长和副反应，促进界面调控，实现锌的均匀沉积。

（2）基于该电解质的锌负极在5 mA cm⁻²和5 mAh cm⁻²条件下循环寿命达1500小时，600次循环平均库仑效率达99.1%。组装的Zn||聚苯胺全电池在1 A g⁻¹下循环9100次后容量保持率仍达78%。软包电池展现出良好的弯曲、形变和抗压性能。该研究为锌离子电池高性能水凝胶电解质设计提供了重要思路。

Z. Du, S. Shen, X. Su, Y. Zhuang, M. Chen, X. Zhang, Z. Lin, L. Yu, P. Zhou, M. Wu, X. Lyu, Z. Zou, A Robust and Tough Composite Hydrogel Electrolyte with Anion-Locked Supramolecular Network for Zinc Ion Batteries. Adv. Mater. 2025, 2502328.

https://doi.org/10.1002/adma.202502328