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南大李承輝/金鐘、南林羅艷龍 Adv. Mater.:超高模量聚乙烯醇水凝膠電解質實現無枝晶鋅離子電池
2024-11-16  來源:高分子科技

  在鋰離子電池領域,高模量電解質對鋰枝晶的抑制作用已被證明是有效的。然而,水系鋅離子電池中使用的水凝膠電解質因其固有的高含水量而難以實現高模量。


圖1 超強韌水凝膠的設計與合成


  近日,南京大學化學化工學院李承輝教授團隊聯合金鐘教授團隊報道了一種超高模量水凝膠電解質,該水凝膠電解質能通過機械抑制效應克服鋅枝晶的生長應力。通過結合濕法退火、溶劑置換鹽析三種工藝方法以及調節(jié)疏水域結晶域,獲得了具有高含水量(~ 70%)、高模量(198.5 MPa)、高韌性(274.3 MJ/m3)和高離子電導率(28.9 mS/cm)的水凝膠電解質,其性能明顯優(yōu)于先前報道的聚乙烯醇(PVA)基水凝膠。氰基配體構建的鋅離子快速遷移通道顯著改善了電解質的電化學性能。該策略利用相分離策略避免了離子電導率和機械強度之間的矛盾,突破了以往水凝膠電解質設計策略的局限性。相關工作以“An Ultrahigh-Modulus Hydrogel Electrolyte for Dendrite-Free Zinc Ion Batteries”為題發(fā)表在最新一期的《Advanced Materials》。南京大學博士研究生陳宗舉沈天宇為論文共同第一作者,共同通訊作者為南京大學化學化工學院李承輝教授、南京大學化學化工學院金鐘教授和南京林業(yè)大學理學院羅艷龍副教授。


圖2 相分離對材料結構與性能的影響


 圖3 鹽析對力學性能的影響


 圖4 水凝膠電解質的半電池性能


 圖5 鋅沉積形貌


 圖6 全電池性能


  原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adma.202413268

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(責任編輯:xu)
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