双亲性离子液体水凝胶电解质改进水性锌离子电池

2024-07-30 16:38:27 sh默尼 5

水凝胶电解质具有可设计性和机械稳定性,是有望解决传统水锌离子电池诸多问题的潜力材料。近年来,聚乙烯醇(PVA)等柔性水凝胶基质已被应用于水锌离子电池。然而,由于Zn2+沉积不均导致的Zn枝晶生长,活性水丰富导致的析氢副反应发生依旧无法得到解决。已有研究表明,通过整合不同结构的官能团,可以优化水凝胶的性能和电化学性能。双亲性离子液体具有热性质稳定、离子导电率高、冰点可降低等性能,在水性电池中应用广泛。近年来的研究表明,通过引入双亲性离子液体,可以有效抑制枝晶生长和析氢反应等副反应的发生。然而,这些研究都局限于使用单一的双亲性离子液体,难以提高电解质的离子导电率。


基于此,科研人员制备了一种由两种两性离子液体协同作用的聚丙烯酰胺(PAM)基水凝胶电解质(PMM-gel),成功抑制了枝晶生长和析氢反应的发生,并使得组装的电池具有优异的离子导电率。


5.0 A g-1的高电流密度下,PMM-gel组装的电池的初始比容量为242.4 mAh g-1,循环3000次后容量保持率高达94.2%,表明PMM-gel具有优异的长期循环稳定性。进一步的研究结果表明,PMM-gelAZIBs、柔性可穿戴设备中具有广泛的应用前景。


综上所述,通过在丙烯酰胺中引入双亲性离子液体,开发了具有高导电性和高机械性能的水凝胶电解质,有效保护了Zn阳极。该研究为AZIBs水凝胶电解质的设计提供了思路。


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