气相SiO₂复合水凝胶聚合物电解质用于近中性锌-空气电池

摘要

近中性锌-空气电池具有对锌负极良好的沉积/剥离相容性和对空气中二氧化碳的化学稳定性，在长循环方面展现出极高的应用前景。然而，液态电解质固有的水分挥发问题和可穿戴设备所需的柔性等需求，限制了这一体系的实际应用。本研究复合了具有高离子电导率和机械强度的聚丙烯酰胺聚合物骨架、具有丰富硅羟基的保水添加剂气相SiO₂和对二氧化碳稳定的近中性电解液，制备了气相SiO₂复合水凝胶聚合物电解质（SiO₂-HPE）。所合成的SiO₂-HPE聚合程度高，表面孔道丰富且元素分布均匀。SiO₂表面丰富的硅羟基通过改变HPE中的氢键网络，加强了对水分子的束缚，SiO₂-HPE因此展现出了良好的保水性、优异的机械性能和较高的离子电导率，是一种理想的柔性锌-空气电池电解质。基于SiO₂-HPE组装的近中性锌-空气电池，在相对湿度为30%的条件下，循环寿命可达200 h。此外，基于SiO₂-HPE的柔性近中性锌-空气电池器件在弯曲和剪切等特殊条件下都展现出优异的性能，并且可作为电源为不同的用电器供电，是一种极具潜力的下一代电化学储能器件。

关键词

锌-空气电池 / 水凝胶聚合物电解质 / 近中性 / 气相SiO₂ / 保水性