生物仿生骨水凝胶

3.26 V 宽窗口

受关节启发的致密水凝胶，同时解决机械强度与离子传输，用作电极/电解质界面。实现3.26 V电化学窗口和高面载量循环。

Lingbo, Yao · Wang, Yichao · 76000476 · Gege, Wang · 迟晓伟 · 刘宇

Energy and Environmental Sciences 2025

具体参数

孔隙率

{'zh': '3.26', 'en': '3.26'} %

拉伸强度

{'zh': '30.82', 'en': '30.82'} MPa

电化学窗口

{'zh': '3.26', 'en': '3.26'} V

正极面载量

{'zh': '33.8', 'en': '33.8'} mg cm⁻²

技术优势

孔隙率极低

仿生致密化工艺将孔隙率降至3.26%，减少液相区域，从而抑制副反应。

高强度

拉伸强度达30.82 MPa，模量与电极匹配，可承受电池组装和形变。

宽电化学窗口

实现3.26 V电化学窗口，可支持高电压水系电池，提升能量密度。

高面载量稳定循环

在33.8 mg cm⁻²正极载量（N/P=2.46）下实现优异循环，接近实用条件。

应用场景

• 水系电池：作为电极/电解质界面，拓宽电压窗口并实现高面载量循环，提升水系电池能量密度和实用性。
• 可穿戴电子：高强度且柔韧的水凝胶可集成于可穿戴设备，承受形变并提供稳定界面。
• 皮肤生理监测：作为无缝人机界面，实现高保真生理信号监测。
• 人机交互界面：提供无缝、舒适的交互界面，同时保持电化学稳定性。