新型单阴离子传导固态电解质可用于柔性锌空气电池

近日，中国科学院大连化学物理研究所陈忠伟院士、副研究员窦浩桢团队在柔性锌-空气电池方面取得新进展。团队受植物根系和血液循环系统的启发，构筑了一种安全、环境友好、具有多层级离子传输通道的单阴离子传导固态电解质，由其组装的柔性锌-空气电池展现出良好的电化学性能和超长循环寿命。相关成果发表在《德国应用化学》上。

柔性锌-空气电池示意图。大连化物所供图

柔性锌-空气电池具有理论能量密度高、安全性好和成本低等优势，在智能可穿戴设备等领域具有广阔应用前景，对其的应用关键在于设计安全、环保的固态电解质。目前，常用的凝胶电解质存在机械性能差的问题，以及高腐蚀性溶液渗漏的风险。阴离子交换膜可避免使用强腐蚀性溶液，但其保水率低、离子导电性差。

本工作中，团队通过在功能化碳纳米管和聚丙烯酰胺形成的骨架中，原位聚合具有单氢氧根离子传导的双阳离子聚合物，构筑了多层级离子传输通道，赋予该电解质良好的吸水保留率、超高的离子电导率、优异的拉伸性和良好的锌阳极可逆性。团队组装的锌-空气电池具有764mAh/g的高比容量，峰值功率密度达到152mW/cm²，并保持了1050次循环（350h），展现出良好的循环稳定性。

该工作为氢氧根导体的设计提供了新思路，并拓宽了氢氧根导体的定义和范畴。

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202407380