Adv. Mater.:自愈/高拉伸/耐环境/粘附的全范围水凝胶电解质
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详细介绍


一、文章概述

柔性储能设备处于下一代电源的最前沿,其中最重要的组件之一就是凝胶电解质。然而,对于当前所开发的水凝胶电解质而言,或多或少存在缺点。本文以棉花为原料,原硅酸四乙酯为交联剂,甘油为抗冻剂,开发了一种简便、经济的方法来构建全方位的水凝胶电解质。所获得的水凝胶电解质具有高离子电导率优异的机械性能(例如高拉伸强度和弹性)、超低凝固点良好的自愈能力高附着力良好的耐热性。值得注意的是,与以前报道的用于水性锌离子电池的电解质相比,这种水凝胶电解质在-40℃时可提供创纪录的高19.4mS/cm的离子导电率。此外,这种水凝胶电解质可在-40至60℃的温度范围内显着抑制锌枝晶生长和寄生副反应。借助这种水凝胶电解质,组装了柔性准固态Zn-MnO2电池,该电池在−40至60℃的温度下具有出色的能量密度。该电池还具有出色的循环耐久性,并且在各种恶劣条件下均具有很高的耐久性。这项工作为水凝胶电解质的开发提供了新的机会。



二、图文导读


图1、a)水凝胶电解质的合成示意图。

b)存储在玻璃瓶中的照片。

c-e)在不同状态下模压成所需形状的照片。

f)在-40℃下扭曲膜的照片。


图2. a-c)冷冻干燥的SEM图像。

d)DSC曲线和e)离子电导率值。

f)防冻水凝胶电解质的离子电导率

g)拉伸σ-ε曲线。

h)原始和自愈的拉伸σ-ε曲线。

i)将这两种成分部分粘合在一起后,试图从薄膜上剥离锌箔的照片。


图3.a)CT3G30在3Ag-1和不同温度下的电池循环性能。

b)在20℃下和c)在-40℃下,循环前,1次循环后和2000次循环后,装有CT3G30的电池的Nyquist图。

d)在-40℃和0.5Ag-1的条件下,带有CT3G30的电池的容量演变:在正常状态下和弯曲下。

e)用CT3G30用三节电池串联的手机充电演示。

f)当电池浸入沸水中时,用一枚CT3G30电池为电子钟供电演示。



三、论文信息


Realizing an All-Round Hydrogel Electrolyte toward Environmentally Adaptive Dendrite-Free Aqueous Zn-MnO2 Batteries

Advanced Materials (IF=27.398)

Pub Date : 2021-01-29

DOI: 10.1002/adma.202007559

Minfeng Chen; Jizhang Chen; Weijun Zhou; Xiang Han; Yagang Yao; Ching‐Ping Wong


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