BB娱乐平台登录艾弗森南洋理工范红金、武大杨培华《AM》：异质聚离子水凝

　　在水系锌电池系列中，Zn-I2电池（ZIBs）因其丰富的碘天然资源（海洋中为50~60 μg L-1，地壳中为0.0075%）、相对较高的比容量（~211 mAh g-1）、较高的能量密度（750 Wh kg-1）以及合适的放电平台（相对于Zn/Zn2+约1.38 V）而脱颖而出。然而，可溶性多碘化物的穿梭和猖獗的锌枝晶生长阻碍了其商业化实施。

　　鉴于此，新加坡南洋理工大学范红金教授、武汉大学杨培华研究员设计了一种异质多离子水凝胶作为ZIBs的电解质。研究显示，在阴极侧，亲碘聚阳离子水凝胶（PCH）有效地减轻了穿梭效应，促进了碘物种的氧化还原动力学。同时，聚阴离子水凝胶（PAH）对锌金属阳极的作用使Zn 2+通量均匀，并通过对多碘化物的静电排斥防止表面腐蚀。因此，采用PAH电解质的锌对称电池在1 mA cm -2（1 mAh cm -2）和10 mA cm -2（5 mAh cm -2）条件下分别表现出3000小时和800小时的显著循环稳定性。此外，基于PAH-PCH异质多离子水凝胶电解质的Zn-I 2全电池在8C的18000次循环中实现了每循环0.008‰的超低容量衰减。总体而言，这项工作揭示了用于长寿命转换型水系电池的水凝胶电解质设计。

　　1. 这项工作通过将聚阴离子水凝胶（PAH）和聚阳离子水凝胶（PCH）连接在一起，开发出了异质聚阴离子水凝胶。具体而言，作者利用（3-丙烯酰胺丙基）三甲基氯化铵（APTA）阳离子单体和 2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸钠盐（AMPS）阴离子单体，将亲碘铵基（-NR 3 +）和亲锌磺酸基（-SO 3 -）分别锚定在水凝胶框架上，形成 PCH和PAH。

　　2. 设计原理如下：在阴极侧，碘物种可被PCH化学固定，并被碳纳米管（CNT）物理捕获。碳-PCH界面位点可实现对多碘化物转化的催化作用；在Zn-PAH界面上，交联多环芳烃框架上丰富的磺酸基团阻碍了SO 4 2-/多碘化物的迁移，从而引导了Zn的均匀沉积，并降低了HER和碘腐蚀的趋势。

　　3. 电化学测试结果表明，采用PAH电解质的锌对称电池在1 mA cm -2和1 mAh cm -2的条件下可在3000小时内表现出稳定的电压极化。此外，采用PAH-PCH电解质的Zn-I 2全电池在8 C下循环18000次中，容量衰减率低至每循环0.008 ‰。