陈忠伟/王新AM: 仿生固态电解质实现320小时循环的固态锌空气电池！

为柔性可充电电池制造先进的固态电解质（SSE）变得越来越重要，但仍然是巨大的挑战。坚固的动物真皮的复杂结构和自然界中植物细胞的良好保水性为高性能SSE的设计提供了原型和灵感。

在此，加拿大滑铁卢大学陈忠伟院士、华南师范大学王新研究员等人采用仿生方法开发了具有动态双穿透网络结构的稳健SSE（MC/PAM-PDMC），并将其用于柔性固态锌空气电池。该仿生SSE具有内在OH^–传导网络，通过在中空聚合物微胶囊修饰的水凝胶聚合物（PAM）网络中原位形成OH^–导电离聚物网络（PDMC）构建而成。

研究表明，凭借仿生设计和动态双穿透网络结构及离聚物/分子聚合物的协同作用，仿生SSEs同时获得了1800% 的可拉伸性、超过200 kPa应力的机械稳定性、107 g/g的良好吸水性/保水性及215 mS/cm的超高离子电导率。分子动力学（MD）模拟揭示和可视化了仿生SSE的纳米结构和相关的离子传导机制，其中构建了大量紧凑和超快的离子传输通道，导致了超高离子电导率。

图1. 仿生SSE的设计和构建

因此，由仿生SSE组装的柔性固态锌空气电池表现出优异的综合电化学性能，可实现320小时的超长循环寿命、148 mW cm^-2的高功率密度及高达758 mAh g^-1的比容量。此外，仿生SSE基锌空气电池在100小时存储期间表现出稳定的开路电压，相应的容量损失仅为0.7%，这证实了仿生SSE抑制柔性锌空气电池自放电的良好性能。甚至，该电池在各种弯曲角度下均呈现出稳定的恒电流放电-充电曲线，这证实了其良好的柔韧性。

当由三个串联的柔性锌空气电池供电时，装饰灯串可以稳定工作，证实了该SSE在实际应用中的巨大潜力。这项工作将加速柔性锌空气电池在柔性可穿戴电子产品中的应用，具有双穿透网络结构的仿生方法可能为设计高性能SSE开辟新途径。

图2. 仿生SSE基柔性固态锌空气电池的电化学性能

Bioinspired Tough Solid-State Electrolyte for Flexible Ultralong-Life Zinc-Air Battery, Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202110585

原创文章，作者：v-suan，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/14/9154b322d0/

陈忠伟/王新AM: 仿生固态电解质实现320小时循环的固态锌空气电池！

相关推荐