中國粉體網(wǎng)訊  近日，中科院合肥研究院固體所能源材料與器件研究部胡林華研究員團(tuán)隊(duì)和石家莊學(xué)院季登輝教授合作，開發(fā)出一種機(jī)械性能優(yōu)異、離子電導(dǎo)率高和具有寬操作溫區(qū)（-20~60℃）的功能性水凝膠電解質(zhì)，并研究了其在水系鋅離子電池中的應(yīng)用性能，相關(guān)研究成果以“-20-60℃下無枝晶水系鋅離子電池用鍵調(diào)節(jié)水凝膠電解質(zhì)(Bonding Interaction Regulation in Hydrogel Electrolyte Enable Dendrite-free Aqueous Zinc-ion Batteries From -20 to 60 °C)”為題，發(fā)表在國際知名期刊Chemical Engineering Journal (Chem. Eng. J., 434, 134646(2022))上。

水系鋅離子電池具有安全、成本低、環(huán)保、資源豐富且電化學(xué)特性優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是很有前途的儲能器件。然而，其中常用的液體電解液具有析氫析氧等副反應(yīng)，同時(shí)還具有較差的高低溫性能和泄露的危險(xiǎn)。凝膠電解液是由水和聚合物基質(zhì)組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，既能抑制副反應(yīng)的發(fā)生，也能防止泄露，是很有發(fā)展前景的水系電解質(zhì)。

基于此，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種機(jī)械性能優(yōu)異、離子電導(dǎo)率高和具有寬操作溫區(qū)（-20~60℃）的功能性水凝膠電解質(zhì)。由該水凝膠制備的鋅離子電池具有穩(wěn)定的循環(huán)性能（循環(huán)超過3000 h）、優(yōu)異的電化學(xué)性能（在5 A·g−1下循環(huán)10000圈，容量為185 mAh·g−1）和高可逆的鋅嵌入/脫出（庫倫效率達(dá)到99.5%），在-20-60℃的溫度條件下，具有很好的穩(wěn)定性和高的容量。此外，這種功能性水凝膠具有很好的拉伸、扭曲、壓縮和吸附性能，使得其具有制備柔性儲能器件的潛力。以此水凝膠為基礎(chǔ)制備的柔性軟包電池具有很好的機(jī)械穩(wěn)定性，在不同的彎曲角度下仍能保持穩(wěn)定的電壓和容量。這種多功能凝膠電解質(zhì)為開發(fā)高性能可充電水系鋅離子電池提供了一種很有前景的策略。

上述研究工作得到了中科院合肥研究院院長基金的的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.134646。

圖1. 鍵調(diào)節(jié)水凝膠的作用機(jī)理示意圖。

圖2. 寬溫區(qū)穩(wěn)定性及不同折彎度下軟包電池性能。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）

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