水凝膠電解質有望用于穩定的鋅金屬電池；然而，開發一種平衡機械性能、離子導電性和界面穩定性的水凝膠電解質是極具挑戰性的。

在此，中南大學潘安強、方國趙等人報告了一種高度纏連的水凝膠電解質，它通過優化親水鏈的致密可逆構象，實現了顯著的機械性能（446 kPa 拉伸強度）和高離子電導率（3.93 mS cm^-1）。此外，由于界面限制效應，高度纏結的水凝膠電解質能夠使負極動態穩定，呈現非枝晶平面形態。

因此，采用這種電解質體系的鋅負極在 0.5 mA cm^-2的條件下可實現 6000 小時的長期循環穩定性，在 68.4% 的放電深度條件下可實現 220 小時以上的長期循環穩定性。

圖1. 高強度水凝膠電解質的意義和特性

總之，該工作提出了一種獨特的高度糾纏聚合物電解質的設計策略，該種電解質具有類似織物的拓撲結構，其中所有鏈都很長，而且糾纏的數量大大超過交聯鏈。該種結構設計同時實現了高機械強度（拉伸強度為 446 kPa，彈性模量為 128 kPa）和出色的離子導電性（3.93 mS cm^-1），巧妙地解決了機械性能和離子導電性之間的矛盾。

更有趣的是，由于高鏈密度聚合物的限域效應，負極上原位生成了由平行于基底表面的細薄片組成的動態穩定中間層，從而抑制了鋅負極的枝晶生長。該電解質賦予了鋅負極極高的穩定性（超過 6000 小時）和極深的放電性能（超過 220 小時，DOD 為 68.4%）。此外，組裝的軟包電池和纖維電池表現出了出色的環境適應性和循環穩定性。

圖2. 柔性可穿戴糾纏電池及其應用

Highly Entangled Hydrogel Enables Stable Zinc Metal Batteries via Interfacial Confinement Effect, ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c02139