新疆大学化学学院｜两性聚离子液体水凝胶电解质用于长寿命锌离子电池
发布人：管理员 发布时间：2026-03-28 浏览次数：1283
新疆大学刘雄等人开发了一种两性聚离子液体水凝胶电解质，可应用于锌离子电池和柔性电子器件领域。这种水凝胶电解质利用两性离子液体与壳聚糖之间的相互作用产生了质子化胺和羧酸根离子，形成了独特的离子迁移通道，提高了离子电导率并促进了Zn2+的迁移。水凝胶电解质有效地减少了活性水分子的含量，从而抑制了寄生反应并减轻了腐蚀。离子液体的羧基插入到Zn2+ 的初级溶剂化鞘中，调节了溶剂化环境，有效地降低了Zn2+的去溶剂化能垒，提高了离子传输动力学。这些相互作用导致Zn2+在（002）面上均匀沉积，抑制了枝晶生长。组装的对称电池在1 mA cm-2和1 mAh cm-2下表现出超过7000 h的长循环寿命。组装的超级电容器表现出稳定的性能，即使经过43000次充放电循环后仍保持44 mAh g-1的容量。此外，组装的全电池也表现出高稳定性，在2000次循环后仍能保持76.4%初始容量。组装的柔性锌离子电池与水凝胶应变传感器可组成一种自供电传感设备，能够灵敏地监测人体的微小和大幅度运动，可满足一体化、全柔性、自供电可穿戴设备的要求。这项研究为基于水凝胶电解质的高效锌离子电池的设计提供了指导策略，拓展了柔性锌离子电池的应用前景。
· 利用布朗斯特酸碱反应使两性聚离子液体水凝胶电解质形成独特的离子迁移通道，调节溶剂化结构，有效降低Zn2+的脱溶剂化能垒，增强离子传输动力学。
· 水凝胶电解质具有较高的Zn2+迁移数(0.76)，对称电池可稳定运行超过7000 h，AC超级电容器表现出良好的稳定性(43000次循环），NOV全电池也具有稳定性的循环性能 (2000次循环）。
· 通过柔性锌离子电池与水凝胶应变传感器的结合，实现了人体运动的实时、自供电监测，满足柔性可穿戴自供电设备的需求。
其成果以题为“Zwitterionic Poly(ionic liquid) Hydrogel Electrolytes with High-Speed Ion Conduction Channels for Dendrite-Free, Long-Enduring Zinc-Ion Batteries and Flexible Electronics”在国际知名期刊Energy Storage Materials上发表。本文第一作者为研究生徐明会，通讯作者为刘雄副教授和刘芳菲副教授，通讯单位为新疆大学。
文献链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104373
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