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曲良體/張志攀/趙揚(yáng)EnSM：-20°C下可自修復(fù)的鋅離子電池

自修復(fù)水系電池可以提高其使用壽命，并解決室溫下大變形期間設(shè)備故障引起的安全問題。在低溫（例如-20°C）下，它們通常會(huì)失去大部分電化學(xué)性能和自愈功能，因?yàn)樗惦娊赓|(zhì)中的水分子不可避免地會(huì)凍結(jié)。

清華大學(xué)曲良體、北京理工大學(xué)張志攀、趙揚(yáng)等采用一種簡單有效的方法，通過丙烯酰胺單體在水/乙二醇溶液中的原位聚合制備了抗凍自修復(fù)聚電解質(zhì)（AF-SH-CPAM）。

圖1 AFSH-CPAM聚電解質(zhì)的制備工藝、自修復(fù)特性及抗凍性能

在AF-SH-CPAM中，乙二醇通過抑制水分子結(jié)冰和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)聚合物鏈與水之間的分子相互作用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)聚電解質(zhì)的防凍和自修復(fù)性能。以這種聚電解質(zhì)為基礎(chǔ)，以噴金碳納米管/聚苯胺薄膜為正極、鋅箔為負(fù)極，首次制備了在-20℃下工作的自修復(fù)鋅離子電池。

圖2 AF-SH-ZIB在室溫下的電化學(xué)性能

該電池在室溫下可提供233.9 mAh g^-1的高比容量，超過了目前所報(bào)道的水系鋅/聚苯胺電池的容量。更令人印象深刻的是，它還顯示出突出的自愈性，在-20°C 3次切割/自愈循環(huán)后容量保持率高達(dá)90.4%，實(shí)現(xiàn)了水系電池低溫自愈功能的突破。

圖3 AF-SH-ZIB優(yōu)異的低溫自愈能力

A Self-healing Zinc Ion Battery under -20 °C. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.11.004

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