纤维素纳米纤维固态电解质

离子水通道双优

在纳米限域环境中构建了互连水合OH⁻导线，兼顾高离子电导与机械强度，同时解决柔性锌空电池的安全与寿命问题。

Dou, Haozhen · Xu, Mi · 张振 · Luo, Dan · Yu, Aiping · Chen, Zhongwei

Advanced Materials 2024

具体参数

OH⁻电导率

{'zh': '175', 'en': '175'} mS·cm⁻¹

循环寿命

{'zh': '310', 'en': '310'} h

功率密度

{'zh': '126', 'en': '126'} mW·cm⁻²

技术优势

电导率够高

通过互连的水合OH⁻导线在纳米限域环境中快速传导OH⁻，电导率达到175 mS·cm⁻¹。

机械性能不妥协

纤维素纳米纤维骨架赋予电解质机械强度，同时保持高吸水性和离子传导，克服了离子电导与机械性能的矛盾。

电池寿命长

组装的柔性锌空气电池循环寿命达到310小时，证明电解质在实际工况下的稳定性。

功率密度高

电池功率密度达到126 mW·cm⁻²，适用于需要高倍率输出的柔性电子器件。

应用场景

• 柔性锌空气电池：直接用作固态电解质层，替代液态电解质，简化封装并提高安全性。
• 固态电池：提供兼具高离子电导与机械强度的生物质固态电解质，解决固-固界面接触难题。
• 可穿戴电子：作为柔性电源的电解质，使锌空电池可弯曲、可穿戴，且安全无泄漏。
• 电化学储能：利用天然纤维素构建高效离子传输通道，为高性能储能器件提供可持续材料方案。