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水凝膠電解質由鹽離子、水溶劑和三維聚合物網(wǎng)絡組成，既是電解質，又是隔膜。水凝膠電解質可替代目前在水系鋅金屬電池（AZMB）中使用的液態(tài)電解質/隔膜材料，因而備受關注。

圖1. 結構復合水凝膠的設計與制備

成均館大學Ho Seok Park、Jaeyun Kim等設計了一種結構復合水凝膠電解質，它通過在聚合物基質中加入分級氧化鋁微孔，可獲得高機械強度、剛度、硬度、熱導率和大介電常數(shù)。

研究顯示，該水凝膠電解質同時實現(xiàn)了機械堅固性和快速的鋅離子傳輸，從而實現(xiàn)了均勻的鋅沉積，且無明顯的枝晶生長和傳播。此外，該電解質的快速散熱能力也證明了AZMB電池有效熱管理的潛力。

圖2.?結構化復合水凝膠的表征

因此，采用設計電解質的Zn||Zn對稱電池在各種溫度下都能表現(xiàn)出穩(wěn)定的Zn沉積//剝離行為。Zn||聚（3,4-亞乙二氧基噻吩）-五氧化二釩（PVO）全電池在 25℃和-20℃分別具有356.9 Wh kg^-1和216.6 Wh kg^-1的高能量密度，并可在1000次循環(huán)中保持長期穩(wěn)定性。

此外，具有高能量密度的軟包Zn||PVO全電池在彎曲、折疊、軋制、切成兩半或浸入沸水和冷凍水中時都能穩(wěn)定工作。

圖3.?Zn||PVO全電池的性能

Structural Composite Hydrogel Electrolytes for Flexible and Durable Zn Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202309048

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AFM：結構復合水凝膠電解質用于柔性耐用鋅金屬電池

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