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隨著各種柔性電子產品的出現，柔性鋅空氣電池（ZAB）被認為是一種具有低成本、高能量密度和安全性的有前途的能源。然而，很少有研究探索提高ZAB的低溫性能和能量效率的凝膠電解質。

在此，中南大學李娟教授及孫曉毅副教授等人通過在含有二甲基亞砜（DMSO）添加劑的KOH水溶液中對聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（PAPMS）/聚丙烯酰胺（PAAm）雙網絡水凝膠進行溶劑置換，成功制備了有機水凝膠電解質（OHE）。

然后，將OHE、鋅箔和空氣陰極組裝成具有優(yōu)異防凍性能和高能效的柔性ZAB。OHE中的DMSO在電化學反應中起雙重作用。一方面，DMSO抑制冰晶的形成并增強ZAB電解質的抗凍性。此外，空氣陰極氧化電位較低的DMSO的氧化反應取代了傳統(tǒng)的OER反應，從而降低了充電電壓并顯著提高了能量效率。

圖1. OHE的機械性能、抗低溫性及離子電導率

因此，組裝的基于OHE的柔性ZAB具有優(yōu)異的充放電能量效率（74.2%）、低充電電壓（1.63 V）和長循環(huán)壽命（177次循環(huán)）。

此外，在-40 °C 時仍表現出出色的比容量 (562 mAh g^-1) 和能量密度 (523.4 Wh kg^-1)，增強的循環(huán)性能歸因于 DMSO不僅穩(wěn)定鋅陽極而且穩(wěn)定空氣陰極的事實。這項工作為凝膠電解質的設計提供了深刻的見解，為高性能ZAB的開發(fā)提供了一個多功能平臺。

圖2. 基于OHE的柔性ZABs在不同溫度下的電化學性能

Flexible Zinc-Air Battery with High Energy Efficiency and Freezing Tolerance Enabled by DMSO-Based Organohydrogel Electrolyte, Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202101043

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中南李娟/孫曉毅Small Methods：具有高能效和抗凍性的柔性鋅空氣電池

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