安全、柔性、环保的锌离子电池已经引起人们的极大关注。然而，由于表面保护不足，锌枝晶在电解液中不可控生长，严重阻碍了锌离子电池的应用，特别是在高电流密度下。凝胶电解质可有效解决这一问题，然而，抑制枝晶生长所需的高模量以及与粗糙的锌电极同时存在的较差界面接触，很难调节脆弱的Zn/Zn²⁺界面。

近日，东华大学武培怡教授, 孙胜童, 焦玉聪报道了开发了一种机械自适应纤维素纳米纤维基变形凝胶电解质（MorphGE），它同时具有高模量和整体塑性，满足了当前凝胶电解质的界面和力学要求。

文章要点

1）在力学上，所设计的MorphGE具有很高的塑性，其线性粘弹性（LVE）区域非常短，仅为2%。在组装过程中或循环过程中电极表面逐渐粗糙的情况下，这种塑性可以显著改善界面接触，并有效地优化表面保护，以调节Zn金属的形核。

2）MorphGE是由大量纤维素纳米纤维分层组装而成，形成了独特的层状结构和1.48 MPa的高模量，这不仅有助于抑制Zn枝晶的形成，而且可以引导金属Zn的同质外延均匀地以六方结构水平生长。

3）MorphGE的纤维素性可以调节其[Zn(H₂O)₆]2+的溶剂化结构为[Zn(H₂O)_x]²⁺（x<6），从而降低溶剂化结构的去溶能，既有利于Zn离子的可逆性，又能抑制副反应。

4）得益于体适应性、高模量和锌离子溶剂化结构调节的协同作用， 基于MorphGE的锌离子电池不仅在高电流密度和面容量下也可以抑制枝晶生长，而且表现出优异的倍率性能和循环稳定性，对称锌离子电池在大电流密度10 mA·cm⁻²和面容量10 mA h cm⁻²条件下可以稳定100 h以上，20 C循环500次以上比容量达到100 mA h g⁻¹。优于目前报道的大多数使用凝胶电解质和液体电解质的锌离子电池。

参考文献

Faqing Cao, et al, Mechanoadaptive morphing gel electrolyte enables flexible and fast-charging  Zn-ion  batteries  with  outstanding  dendrite  suppression performance, Nano Res., 2021

DOI: 10.1007/s12274-021-3770-8

https://doi.org/10.1007/s12274-021-3770-8