港理工倪萌/北理工王克亮综述：极度条件下水凝胶电解量的锌电池
【配景】
锌基电池因为其高容量、低本钱和素质宁静性而成为柔性储能的潜伏候选者。具有饱和水性溶剂的水凝胶电解质可以提供杰出的电化学性能，同时为锌基电池连结令人中意的柔韧性。已往几十年见证了它们的快速增进。然而，在极度条件下利用水凝胶电解质的锌基电池的研究仍处于早期阶段，很多技能题目仍有待办理。
【择要】
香港理工大学倪萌传授、北京理工大学王克亮副研究员与加州大学圣地亚哥分校Jinhye Bae传授团队综述了水凝胶电解质在锌基电池中的应用的物理和化学性子。作者重要回忆并阐发在极高/低温或变形条件下制备水凝胶电解质和柔性锌基电池的计谋及其举动。别的，还提出了实用于全部这些极度条件的万能水凝胶电解质的设计谋略。最终，作者对锌基电池水凝胶电解质的挑衅和将来偏向提供看法。文章“Multi-Functional Hydrogels for Flexible Zinc-Based Batteries Working under Extreme Conditions”颁发在期刊《Advanced Energy Materials》。
【综述阐发】
图1，在差别极度条件下事情的水凝胶电解质的柔性锌基电池。在极低的温度 (<-20 °C) 下，水凝胶会冻结并失去柔韧性。在寒冷的环境中，离子电导率也会降低。在极高的温度下，水凝胶中的水分会迅速蒸发，水凝胶会收缩变硬。此外，电池也存在热冲击的风险。当遭受局部应力或扭曲等强烈变形时，水凝胶可能会破裂，电池可能会失效。
图2，a) 分别注入浓缩离子和去离子水的 PANa 水凝胶在差别温度下的拉伸性。b) ZL-PAM 水凝胶合成表示图。c) Zn/LiFePO4 电池在 -20 °C 下的倍任性能和 d) 轮回稳健性 (0.5 A g-1)。e) -20 °C 下的弯曲状态电池。
图3，a) PVA-B-G 内集成 3D 网络的合成表示图和多重复合。b) PVA-B-G 在 -35 °C 下拉伸、弯曲和折叠。c) PVA-B-G 在差别温度下的离子电导率。d) PVA-B-G 电池在 1 A g-1 下差别温度下的轮回性能。
图8，a) EA电池的制造历程。b) EA 电池和 PAM 电池在 80 °C 下事情的寿命比力。c) 冰封 EA 电池在 -20 °C 时的容量连结率。d) 在滚水中为电子表供电时 EA 电池和抗热测试。
图16，a）具有二极管型水凝胶电解质的柔性锌铜电池。b) 两种打仗水凝胶的剥离力曲线。c) Zn-Cu 电池在 2000 次拉伸轮回后的功率输出改变。d) 差别存储情势的 Zn-Cu 电池的功率输出随时间的改变。e) 热可逆 PHE 的冷却规复功效。f）种种ZIBs的放电容量连结率。g）强力折叠（100 kPa）后破坏的PHE电极地区和-5°C冷却后规复地区的SEM图像。h) CO2 腐化前后 KOH 水溶液和 APSE 基 ZAB 的交换阻抗谱。
【总结与瞻望】
在这篇综述中，体系回忆了极度事情条件（即低温、高和气机器变形）对水凝胶电解质和制造的锌基电池的影响。相应地，作者也提出了多种办理方案并商议了它们当前面对的挑衅。
1，只管组合计谋已被证明在构建全方位水凝胶电解质方面是乐成的，但仍旧缺乏对每种添加剂的分数的研究。思量到添加剂不敷和过量都无效，均衡添加剂和优化组合计谋成为一个很好的办理方案。
2，随着人工智能（AI）的快速进展，深度进修在选择构造精良的配方以实现低本钱、制造简洁、全方位的水凝胶电解质方面具有庞大潜力。
3，最紧张的是，应认真评估优化后的锌基电池的电化学性能，进而进一步引导设计谋略。
参考文献：doi.org/10.1002/aenm.202101749
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