中南李娟/孙晓毅Small Methods：具有高能效和抗冻性的柔性锌空气电池

随着各种柔性电子产品的出现，柔性锌空气电池（ZAB）被认为是一种具有低成本、高能量密度和安全性的有前途的能源。然而，很少有研究探索提高ZAB的低温性能和能量效率的凝胶电解质。

在此，中南大学李娟教授及孙晓毅副教授等人通过在含有二甲基亚砜（DMSO）添加剂的KOH水溶液中对聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（PAPMS）/聚丙烯酰胺（PAAm）双网络水凝胶进行溶剂置换，成功制备了有机水凝胶电解质（OHE）。

然后，将OHE、锌箔和空气阴极组装成具有优异防冻性能和高能效的柔性ZAB。OHE中的DMSO在电化学反应中起双重作用。一方面，DMSO抑制冰晶的形成并增强ZAB电解质的抗冻性。此外，空气阴极氧化电位较低的DMSO的氧化反应取代了传统的OER反应，从而降低了充电电压并显著提高了能量效率。

图1. OHE的机械性能、抗低温性及离子电导率

因此，组装的基于OHE的柔性ZAB具有优异的充放电能量效率（74.2%）、低充电电压（1.63 V）和长循环寿命（177次循环）。

此外，在-40 °C 时仍表现出出色的比容量 (562 mAh g^-1) 和能量密度 (523.4 Wh kg^-1)，增强的循环性能归因于 DMSO不仅稳定锌阳极而且稳定空气阴极的事实。这项工作为凝胶电解质的设计提供了深刻的见解，为高性能ZAB的开发提供了一个多功能平台。

图2. 基于OHE的柔性ZABs在不同温度下的电化学性能

Flexible Zinc-Air Battery with High Energy Efficiency and Freezing Tolerance Enabled by DMSO-Based Organohydrogel Electrolyte, Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202101043

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中南李娟/孙晓毅Small Methods：具有高能效和抗冻性的柔性锌空气电池

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