分级水凝胶电解质

超长寿命柔性电池

受蜘蛛网粘附-传导结构启发，在聚丙烯酰胺骨架中引入单宁酸修饰的MXene纳米片，构建均匀三维离子通道，兼顾机械强度与高离子电导率。

Wang, Ran · Gao, Qian · Yongqi, Mi · Hongxiao, Wang · Ting, Wan · 谢克锋 · Long, Guankui · 杜鹏程

Nano-Micro Letters 2026

参数信息

离子电导率

27.69 mS cm⁻¹

锌离子迁移数

0.833

Zn//Z-VO 全电池容量保持率

74.5 %

Zn//Z-VO 全电池循环次数

10000 cycles

技术优势

电导率高

MXene 上的极性基团和单宁酸的酚羟基像“粘性位点”，加速了 Zn²⁺ 的去溶剂化并均匀化离子流，使离子电导率达到 27.69 mS cm⁻¹。

锌离子迁移数高

定向的 MXene 网络为 Zn²⁺ 提供了低电阻通道，锌离子迁移数达到 0.833，远高于传统水凝胶。

应用场景

• 柔性锌离子电池：用这种电解质组装柔性锌离子电池，可同时获得高离子电导率和超长循环寿命，免于机械强度与导电性的权衡。
• 柔性储能器件：该水凝胶电解质可作为柔性储能器件的电解质层，其分级结构有望解决柔性器件中离子传输与机械稳定性不可兼得的难题。
• 水凝胶电解质：该工作为水凝胶电解质设计提供了蜘蛛网仿生新思路，通过构建三维离子通道打破电导率-机械性能折中，推动高性能水凝胶电解质发展。
• MXene基复合材料：利用单宁酸修饰 MXene 纳米片与聚丙烯酰胺复合，形成均匀三维离子导电网络，拓展了 MXene 基复合材料在电解质中的应用。