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    郭再萍院士最新Nat. Commun.
    來源： 時間：2023-11-02 09:56:49 瀏覽：1929次

     

    第一作者：Guanjie Li

    通訊作者：Shilin Zhang、郭再萍院士

    通訊單位：澳大利亞阿德萊德大學

    DOI: 10.1038/s41467-023-42333-z


    研究背景



    基于電源、傳感器和軟件等開發的柔性可穿戴和植入式電子器件，可與人體無縫對接并實現對個體生命健康狀況精確監測，在軍事、醫療和運動領域展現出巨大的潛力。然而，傳統的紐扣電池或薄膜電池存在體積大、剛性高、生物兼容性差等缺點，難以滿足這類電子器件的供電需求。采用水凝膠生物質材料作為電解質的鋅離子電池兼具生物相容性和機械柔韌性，被認為柔性可穿戴和植入式電子器件的理想動力裝置，但大多數報道的鋅離子電池難以同時實現柔性、高性能和生物兼容性。基于此，阿德萊德大學郭再萍院士授和Shilin Zhang等人報道了利用透明質酸（HA）制備了具有生物相容性的水凝膠電解質，并實現對負極表面Zn腐蝕、成核和生長行為的調控，使得Zn負極表面始終保持均勻致密的狀態。得益于這些優點，基于該凝膠電解質制備的半/全電池均展現出優異的電化學性能，其中Zn//Zn對稱電池在1 mA cm-2的電流密度下具有99.71%的庫侖效率（CE）和超5500 h的循環壽命，而Zn//LiMn2O4柔性軟包電池在3°C下循環1000次后的容量保持率仍高達82%。本工作提出的生物質凝膠電解質在生物相容性能源和其他領域提供了巨大的潛力。


    文章要點



    1、利用HA豐富的親水官能團調節電解質中水分子和鋅離子的結合狀態，成功制備了一種生物相容性良好的凝膠電解質。

    2、這種新型凝膠型電解質，不但為Zn負極提供了優異的抗腐蝕能力，還能有效調控負極表面Zn的成核生長，使電極表面Zn的沉積更均勻和致密。

    3、以該凝膠型電解液制備的Zn//Zn對稱電池（5500 h循環壽命）和Zn//LiMn2O4全電池中（3 °C下1000次循環82%容量保持率）均展現出優異的電化學性能。


    圖文展示



     

    圖1. HA凝膠電解質的物理性質及電化學穩定窗口

     

    圖2. Zn負極的腐蝕行為

    圖3. Zn負極的形核和生長行為


     圖4. Zn電沉積的調控機理

     

    圖5. Zn負極的電化學性能

     

    圖6.生物相容性和柔性電池應用

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    12條評論
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    全部 3小時前 四川
    文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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