隨著儲能需求的飆升，人們迫切需要能夠應對極端條件的電池。為可穿戴設備軟性機器人等快速發展的系統提供安全穩定的電池，在醫療保健領域發揮重要作用、能源、環境和機器的自主性和智能起著關鍵作用。為了實現這一目標，人們開發了新的軟電解質材料(包括隔膜)非常重要的是，這些材料可以保持高離子電導率，并承受沖擊，以防止短路和阻止枝晶生長，從而在很寬的溫度范圍內保持電池的穩定性。使用有機電解質的鋰電池面臨著存儲元件(如鈷)有限、毒性、高反應性和可燃性，并且含水鋅電池本質上是安全的、近年來，環境友好和低生產成本引起了人們極大的興趣。

這里，來自加利福尼亞大學的XiminHe團隊使用了共不溶性和“鹽析”在兩者的協同作用下，制備了具有獨特多孔結構的聚(乙烯醇)PVA)水凝膠電解質。特別地，醋酸鉀(KAc)與醋酸鋅(ZnAc2)與混合鹽溶液結合“鹽析”通過離子促進鏈聚合有效增韌PVA水凝膠。水凝膠電解質同時結合了高強度(抗拉強度15.6MPa)耐凍性(−77°C)高傳質(低10倍過電位)和副反應，實現鋅離子電池3萬次穩定循環相關論文以題為“Tough hydrogel electrolyte forAnti-Frozen zinc-Ion battery”發表在Advanced materials上。

圖1.通過共不溶解和“鹽析”強抗凍水凝膠電解質是通過以下物質的協同作用實現的。A)制造原理圖。B)水凝膠電解質照片。C)水凝膠條舉起500克重量的照片顯示了它的強度。D)在30°C下扭曲的水凝膠條的照片顯示了它們的抗凍性。

鹽析”和共非溶劑化的協同效應。A)共非溶劑化-鹽析”水凝膠和僅共溶水凝膠的應力-應變曲線。共非溶劑化-鹽析”水凝膠和僅“鹽析”水凝膠的拉伸B)和壓縮C)試驗。D)開放電池水凝膠(來自共非溶劑化)的照片顯示光滑和平坦的表面。E,G)分別是開孔和半閉孔水凝膠的SEM圖像。F,H)20℃和25℃下由開放電池和半封閉電池水凝膠電解質制成的Zn||Zn對稱電池的電壓曲線。I-K)25°C和-不同溶液的水凝膠在30℃下的拉伸試驗結果。

Zn||PVA-416 | | 25℃時的PANi電池、20℃和-30℃時的電化學性能。A-C)電池的倍率性能。D-F)電池充放電曲線。G-I)電池循環性能。圖示為不同循環下的充放電曲線。

水凝膠電解質的機械和韌性實現了耐用的柔性電池。A)軟包電池示意圖。B)錘擊測試裝置。C)玻璃纖維隔膜和聚乙烯醇-416撞擊后的照片。D)將水凝膠電解質的性能與當前技術水平的雷達圖進行比較。E)汽車在軟電池上行駛的照片。

綜上所述，本文提出了一種使用KAc的方法/ZnAc2溶液的共非溶劑和“鹽析”協同作用，制劑具有抗凍性、高機械韌性、增強質量傳輸、抑制枝晶和副反應的水凝膠電解質方法。由這種水凝膠電解質制成的準固態防凍電池用于-20°C、2Ag-1顯示出超過30，000次循環的超高容量保持率，并且可以承受錘子或車輛的反復沖擊。遵循這一戰略，該平臺可與其他鹽和工藝一起擴大規模，用于更廣泛的電池系統。這項工作可能拓寬軟電子器件的應用條件，并為下一代柔性電池提供一種新的思路。