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南京大學(xué)李承輝教授/金鐘教授團隊 AFM:高性能水凝膠電解質(zhì)助力柔性、抗凍、無枝晶鋅離子電池
2024-03-01  來源:高分子科技

  目前針對柔性水系鋅離子儲能體系的水凝膠電解質(zhì)研究主要集中在以下三個方面:1)優(yōu)化水凝膠電解質(zhì)的基本特性,如機械強度和離子導(dǎo)電性,以提高其在柔性電化學(xué)系統(tǒng)中的適用性;2)使用水凝膠電解質(zhì)穩(wěn)定鋅負極和正極,以提高可逆性;3)設(shè)計功能性水凝膠電解質(zhì),賦予柔性水系鋅離子儲能體系在特殊環(huán)境(如寒冷)中的多功能性。因此,有必要將它們結(jié)合起來,設(shè)計出一種功能全面的水凝膠電解質(zhì)。



  近日,南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院李承輝、金鐘教授團隊,通過鋅離子與變齒配體之間快速、可逆的分子內(nèi)/分子間配體交換可以耗散能量的策略構(gòu)建了一種高性能水凝膠電解質(zhì)。獲得的水凝膠具有優(yōu)異的機械性能、抗疲勞性、高離子電導(dǎo)率(38.2 mS cm-1)、良好的粘附性(19.1 kPa)和超低的凝固點(-97 °C)。由于變齒配體有助于改善鋅離子溶劑化結(jié)構(gòu),并構(gòu)建遷移通道引導(dǎo)鋅的均勻沉積Zn||Zn對稱電池表現(xiàn)出穩(wěn)定的電鍍/剝離行為和長循環(huán)穩(wěn)定性。Zn||V2O5全電池的容量高達230.6 mAh g-11000次循環(huán)后的容量保持率為75.2%。此外,柔性水系鋅離子電池即使在低溫(-40 °C)和大彎曲角度(180°)等極端條件下也能穩(wěn)定運行。這種抗機械損傷的水凝膠還可用于柔性應(yīng)變傳感器。這項研究為開發(fā)抗機械變形、無枝晶、抗凍的水系鋅離子電池提供了一種簡便的策略。


1 水凝膠電解質(zhì)的設(shè)計與表征


2 水凝膠電解質(zhì)的機械性能和離子電導(dǎo)率


3 水凝膠電解質(zhì)的自粘性和抗凍性


4 水凝膠電解質(zhì)的動力學(xué)性能


5 全電池的組裝和性能


6 應(yīng)變傳感器的性能


  相關(guān)工作以“Tough, Anti-Fatigue, Self-Adhesive, and Anti-Freezing Hydrogel Electrolytes for Dendrite-Free Flexible Zinc Ion Batteries and Strain Sensors”為題發(fā)表在最新一期的《Advanced Functional Materials》。南京大學(xué)博士研究生陳宗舉沈天宇為論文共同第一作者,共同通訊作者為南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院李承輝教授南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院金鐘教授和南京林業(yè)大學(xué)理學(xué)院羅艷龍副教授


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202314864

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