UCLA贺曦敏教授团队《Adv. Mater.》：用于锌离子电池的抗冻高强度水凝胶电解质

点击上方“蓝字” 一键订阅

近日，加州大学洛杉矶分校贺曦敏教授团队合成了适用于锌离子电池的抗冻高强度凝胶电解质。随着能源存储需求的不断增长，软性电子设备和软机器人需要能在极端条件下运行的电池。这些设备需要抵抗各种机械冲击、复杂形变和低温环境。因此，作为电源组件的电池需要柔软、灵活、抗冲击和抗冻。开发新型软电解质材料成为关键，以确保在广泛的温度范围内维持高离子传导性并保持电池稳定性。水系锌电池由于其固有安全性、环保性和低生产成本而受到极大关注。准固态水凝胶电解质具有良好的抑制泄漏、抑制树突生长和抑制危险副反应能力，同时保持高灵活性。尽管已通过添加有机溶剂或浓缩盐、聚合物改性等方法开发出抗冻水凝胶电解质，但仍面临一些挑战，如机械强度、热稳定性和质量传输性能的平衡。

本研究中，通过结合共溶剂效应和“盐析”效应，成功开发出一种具有抗冻性能、高机械强度、高质量传输性能的无机溶剂水凝胶电解质。该水凝胶电解质兼具“盐析”和共溶剂效应，使其具有优异的机械强度、抗冻性能和高质量传输性能。该水凝胶电解质与聚苯胺电极相容，可制成低温下高稳定性的电池（-20°C下超过30,000周期，容量几乎无损失），表明其在恶劣环境下可作为软性设备的电源。这种水凝胶电解质有望在广泛的应用领域中发挥重要作用，为下一代柔性电池提供一种创新途径。该工作以“Tough Hydrogel Electrolytes for Anti-Freezing Zinc-Ion Batteries”为题发表在《Advanced Materials》上。文章第一作者是贺曦敏教授团队的Yichen Yan和Sidi Duan博士生。

图1. 通过共非溶效应和盐析效应相互配合，实现高强度抗冻水凝胶电解质.

图2. 盐析与共非溶效应的协同作用

 图3.  Zn||PVA-416||PANi电池的电化学性能。

 图4.  由具有优异机械和热稳定性的水凝胶电解质实现的耐用软包电池。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202211673

该工作是团队近期关于水凝胶力学及结构调控的进展之一。在过去的几年中，团队进行了一系列关于共溶剂效应（Adv. Mater. 2021, 33, 2008235；Adv. Mater. 2021, 33, 2005906；EcoMat. 2021; 3:e12085）和“盐析”效应（Nature 590, 594 (2021)；Adv. Mater. 2021, 33, 2007829；NPG Asia Materials, 14, 65 (2022)；iScience, 24, 9, 102989, 2021）的研究。

相关进展

UCLA贺曦敏教授和上交大朱新远教授AM：利用离子特异性制备力学性能大范围可调的水凝胶

高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：[e-mail]

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至[e-mail]，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群，请先加审核微信号PolymerChina（或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。

点

这里“阅读原文”，查看更多