中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所（Shanghai Institute of Ceramics of the Chinese Academy of Sciences）的研究人員提出了一種新型的“水包離子凝膠（water-in-ionogel）”水性聚合物電解質(zhì)。該電解質(zhì)具有高操作電池電壓、高水含量和低鹽濃度，可在低溫下運(yùn)行。

圖片來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所

       電動(dòng)汽車和柔性電子產(chǎn)品正處于蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，迫切需要一種安全、高能和可持續(xù)的電池，可承受撞擊和彎曲，甚至可在水中浸泡，以及在零度以下的環(huán)境中工作，同時(shí)保持電化學(xué)性能。

       在各種儲(chǔ)能技術(shù)中，具有不可燃水系電解質(zhì)的水系可充電鈉離子電池具有安全、無(wú)毒和低成本等固有優(yōu)勢(shì)，使得人們對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)非常感興趣。

       由于其在低溫下鹽析、高凝固點(diǎn)和電解質(zhì)-電極界面界面層的緩慢電荷傳輸動(dòng)力學(xué)，傳統(tǒng)的“鹽包水”電解質(zhì)具有高濃度的氟化鹽和分子擁擠的水性電解質(zhì)，通過(guò)將水分子限制在擁擠的聚乙二醇（PEG）網(wǎng)絡(luò)中，具有較差的低溫性能。

       在這項(xiàng)研究中，共聚PEG衍生的聚（乙二醇）甲基醚甲基丙烯酸酯（PEGMA）和雙酚A乙氧基化二甲基丙烯酸酯（BEMA）中的水形成交聯(lián)凝膠，從而通過(guò)改變氫鍵生成防凍固體電解質(zhì)。

       此外，在PEGMA-BEMA體系中引入一種典型的電解質(zhì)添加劑氟代碳酸亞乙酯，形成OH…F鍵，削弱水溶液中的H鍵網(wǎng)絡(luò)，從而降低凝固點(diǎn)，并構(gòu)建固體電解質(zhì)界面，以在低溫下進(jìn)行離子擴(kuò)散。

       研究人員表示，由錳基陰極和硬碳陽(yáng)極組成的聚合物水性鈉離子全電池可以提供高能量密度。

       更重要的是，這種環(huán)保的水性聚合物電池可以自由密封，成為一種超薄、輕質(zhì)的電池，并且在彎曲、切割、浸水或著火等惡劣條件下也能發(fā)揮良好的性能。

       這是首次嘗試實(shí)現(xiàn)可在低溫運(yùn)行的高壓水性電解質(zhì)。未來(lái)，研究人員將致力于改善離子凝膠電解質(zhì)中水的電壓窗口和傳輸特性，以實(shí)現(xiàn)低成本、可持續(xù)的能量存儲(chǔ)，即使是在零度以下或水中。