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)為是有前景的儲能器件。但該類電池常用的液體電解液具有析氫析氧等副反應(yīng)，同時(shí)還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下循環(huán)10000圈，容量為185 mAh/g)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策略。

相關(guān)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)”為題，發(fā)表在Chemical Engineering Journal 上。研究得到合肥研究院院長基金支持。

鍵調(diào)節(jié)水凝膠的作用機(jī)理示意圖