柔性储能已成为电池轻量化、柔性化和可穿戴技术的关键。与普通锂离子电池相比,柔性锌空气电池(FZAB)具有高理论能量密度(1086 Wh kg-1)、本征安全性、低成本和环境友好等优势,受到越来越多的关注。凝胶聚合物电解质(GPE)介于液体和固体电解质之间,可以为柔性储能装置提供优异的离子电导和与电极稳定的界面结合,同时具有高安全性、生物相容性和灵活性,特别适合用于可穿戴设备和医疗电子设备。
常州大学罗鲲教授与英国诺森比亚大学Dr. Xiaoteng Liu合作,制备了一种高性能的复合凝胶聚合物电解质(GPEs)。采用介孔二氧化硅(mSiO2)和单体共混,在交联剂和引发剂的作用下进行聚丙烯酰胺(PAM)原位聚合,制成(mSiO2/PAM)复合电解质。其中,mSiO2填料提供额外的电解质吸收和连续的离子迁移通路,有效改善基体PAM的离子电导率和电解液吸收率,显示出与水性电解质相当的高离子电导率(322 mS cm-1),并且在空气中暴露72 h后的重量损失小于18%。当用作准固体电解质时,可充电柔性锌空气电池(FZAB)表现出优异的电化学性能和耐久性,其峰值功率密度高达162.8 mW cm-2,初始充、放电电位差低至0.62 V,从而循环时间超过115 h,且具有低成本和易于产业化的特点。该工作以题为“Composite Gel Polymer Electrolyte for High-Performance Flexible Zinc-Air Batteries”发表在《Small》上。该论文的第一作者为常州大学材料科学与工程学院2021级硕士研究生刘逸凡。
论文链接:
https://doi.org/10.1002/smll.202408015