双相结构水凝胶电解质

耐低温无枝晶

该水凝胶电解质通过双相结构在低温下同时实现高韧性和高弹性，有效抑制锌枝晶生长。

Yuxi, Li · Li, Shuang · Ji, Qingsong · Zihao, Wang · Xushen, Tan · Lu, Sun · Chuchu, Wang · 陈日清 · 南静娅 · 王春鹏 · 储富祥

Chemical Engineering Journal 2025

具体参数

疲劳阈值

{'zh': '403', 'en': '403'} J m⁻²

锌对称电池循环时间

{'zh': '500', 'en': '500'} h

锌对称电池过电位

{'zh': '81.9', 'en': '81.9'} mV

全电池比容量

{'zh': '140', 'en': '140'} mAh g⁻¹

全电池循环次数

{'zh': '1500', 'en': '1500'} cycles

技术优势

低温下兼顾韧性与弹性

大豆分离蛋白颗粒簇相提供韧性，高度缠结的弹性网络相提供弹性，使水凝胶在−60 °C仍具疲劳阈值403 J m⁻²，可承受反复变形。

引导均匀沉积抑制枝晶

双相结构均匀化锌离子通量，引导锌均匀电沉积，避免枝晶刺穿，对称电池可稳定循环500 h。

低温下离子电导仍可用

尽管温度低至−60 °C，水凝胶电解质仍保持足够离子电导，支持对称电池稳定运行并维持81.9 mV过电位。

应用场景

• 锌离子电池：用耐低温水凝胶电解质替代传统液态/固态电解质，解决低温枝晶问题，提升锌电池在寒冷环境下的循环稳定性。
• 柔性传感器：利用水凝胶的离子导电和低温力学性能，作为应变传感器监测身体运动，尤其适合寒冷环境下的可穿戴设备。
• 可拉伸电子：高弹性和疲劳阈值使水凝胶可反复拉伸而不失效，用作可拉伸电子器件的导体/基底，适应动态变形。