近年來,由于可穿戴式柔性設(shè)備的快速普及,具有高能量密度、長使用壽命的柔性可充電電池受到人們的廣泛關(guān)注;谒z的鋅空氣電池(ZABs)具有理論能量密度高、安全性好、環(huán)境友好、低成本等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是下一代柔性可充電電池最有前途的候選者之一。然而,水凝膠基ZABs的實(shí)際應(yīng)用仍受到其固有缺點(diǎn)的限制,如循環(huán)壽命較短、工作溫度范圍較窄、電化學(xué)穩(wěn)定性較差和反復(fù)變形會使水凝膠電解質(zhì)破裂等。因此,為了制備能夠在寬溫范圍內(nèi)穩(wěn)定長期運(yùn)行的柔性ZABs,探索非揮發(fā)性、優(yōu)異環(huán)境和電化學(xué)穩(wěn)定性、良好離子電導(dǎo)率和自修復(fù)特性的新型電解質(zhì)至關(guān)重要。自修復(fù)離子凝膠由于其非揮發(fā)性、良好的離子導(dǎo)電性、環(huán)境和電化學(xué)穩(wěn)定性以及自修復(fù)能力,在電解質(zhì)材料領(lǐng)域替代水凝膠顯示出了巨大的前景。利用自修復(fù)離子凝膠作為電解質(zhì)制備柔性ZABs在解決上述水凝膠基ZABs循環(huán)壽命短、工作溫度范圍狹窄和修復(fù)困難等問題方面具有極好的潛力。
圖1.a)PAM-PEGMA-IL離子凝膠的照片及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。b)(1)AM和PAM-PEGMA-IL離子凝膠以及(2)[Emim][DCA]、PEGMA和PAM-PEGMA-IL離子凝膠的FTIR光譜。c) PAM-PEGMA-IL離子凝膠不同溫度下的離子電導(dǎo)率。d) PAM-PEGMA-IL離子凝膠在-60 ℃下被拉伸到200%的應(yīng)變并保持導(dǎo)電性。e) PAM-PEGMA水凝膠在-60 ℃下結(jié)冰斷裂。f) PAM-PEGMA-IL離子凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。插圖:PAM-PEGMA-IL離子凝膠提起100克砝碼的照片。g) PAM-PEGMA-IL離子凝膠和其他報道的室溫自修復(fù)離子凝膠的離子電導(dǎo)率和韌性的Ashby圖。h)在25 ℃下,PAM-PEGMA-IL離子凝膠和PAM-PEGMA水凝膠的質(zhì)量變化(m/m0)。i) PAM-PEGMA-IL離子凝膠在?20、25、40 ℃和真空環(huán)境中儲存10天后的質(zhì)量變化(m/m0)和離子電導(dǎo)率變化(δ/δ0)。j) PAM-PEGMA-IL離子凝膠和PAM-PEGMA水凝膠的分解電壓。
圖2. a)切割的PAM-PEGMA-IL離子凝膠(1)修復(fù)前,(2) 修復(fù)后,以及(3)修復(fù)后被拉伸至400%應(yīng)變的照片。b) PAM-PEGMA-IL離子凝膠在不同的切割/修復(fù)周期后導(dǎo)電性的恢復(fù)。c) 修復(fù)前后PAM-PEGMA-IL離子凝膠上切痕的光學(xué)顯微鏡圖像。d) PAM-PEGMA-IL離子凝膠的自修復(fù)機(jī)制示意圖。e)原始和修復(fù)的PAM-PEGMA-IL離子凝膠的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。f) PAM-PEGMA-IL離子凝膠在不同切割和修復(fù)周期后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。g)切割的PAM-PEGMA-IL離子凝膠在不同溫度下修復(fù)不同時間后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
圖5.a)(1)原始、(2)切割、(3)修復(fù)的SWF-ZAB和(4)修復(fù)的SWF-ZAB從一端提起而不斷裂的照片。b)原始和修復(fù)的SWF-ZAB的OCV曲線。c)SWF-ZAB的修復(fù)機(jī)制示意圖。d)SWF-ZAB在原始狀態(tài)下和經(jīng)過多次切割/修復(fù)周期后的恒流充放電曲線。e)照片顯示SWF-ZAB被切割和修復(fù)5個周期(1-3),并穩(wěn)定供電1天(4)的照片。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202402193
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