为了开发先进的柔性和可穿戴电子设备,需要设计具有良好导电性、耐温性和良好机械性能的功能性电解质。有鉴于此,山东大学的Xinpei Gao,Liqiang Zheng等研究人员,设计了一种导电性高、力学性能和防冻性能优越的碱性双网络水凝胶,有望作为全固态锌空气电池的柔性电解质。
本文要点
1)该导电水凝胶由共价交联聚电解质聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钾盐(PAMPS-K)和互穿甲基纤维素(MC)在浓碱溶液中组成。
2)共价交联PAMPS-K骨架和互穿MC链赋予水凝胶良好的机械强度、韧性、极快的自恢复能力和优异的抗疲劳性能。
3)浓缩的碱性溶液在水凝胶基质中具有极高的离子导电性(在25℃下为105 mS cm-1)和优异的防冻能力。
4)水凝胶保留相当的电导率和合适的强度,以承受-20°C时的各种机械变形。
5)以PAMPS-K/MC水凝胶为柔性碱性电解质的全固态锌空气电池,其比容量(764.7 mAh g-1)、能量容量(850.2 mWh g-1)、循环稳定性和机械柔性具有可比性。即使在工作温度降至- 20℃时,电池仍具有具有竞争力的电化学性能。
参考文献:
Na Sun, et al. Alkaline Double-Network Hydrogels with High Conductivities, Superior Mechanical Performances, and Antifreezing Properties for Solid-State Zinc–Air Batteries. ACS Applied Materials & Interfaces, 2020.
DOI:10.1021/acsami.0c00325
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.0c00325