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实现可穿戴电子设备供电，迫切需要具有高能量密度、高安全性、长待机时间、长循环寿命、弯曲公差以及能够在广泛的高温和低温下运行的生物相容性和柔性储能设备。与其他电池相比，柔性锌空气电池 (FZAB) 是可穿戴电子产品的有前途的绿色储能设备，因为它们由于使用水性电解质而具有内在安全性，高理论能量密度（1.3 kWh kg^-1，不包括 O₂ ),由于锌资源丰富、组装简单、生态友好，成本低。

在此，东华大学武培怡、焦玉聪等人在基于阳离子瓜尔胶（CGG）和醋酸盐组成的溶液中原位聚合丙烯酰胺（AM）设计中性水凝胶电解质GAHE以实现优异电池性能。研究显示，乙酸根阴离子（OAc-）的pH值接近7，可有效抑制H⁺引发的副反应。

此外，LiOAc中的单齿OAc离子具有快速的离子扩散动力学，并在释放的羰基和H₂O之间形成氢键，以进一步抑制水活性，从而大大防止副反应。基于此，GAHE使FZAB在室温下的寿命为2050小时，在-35°C下的寿命则为2940小时。

图1. 设计思路

总之，该工作通过在由阳离子瓜尔胶（CGG）和醋酸盐组成的溶液中原位聚合丙烯酰胺（AM）得到高性能凝胶电解质。研究显示，乙酸根阴离子 (OAc–)可有效抑制副反应；同时，LiOAc中的单齿OAc-离子具有快速的离子扩散动力学，并在释放的羰基和H₂O之间形成氢键，进一步抑制水活性。此外，原位聚合策略实现了具有高机械性能和良好电化学界面稳定性的聚合物，并进一步提高了亲水基团的保水性能。基于此，GAHE 使 FZAB 在室温下的寿命为 2050 小时，在 -35 °C 下的寿命为 2940 小时。因此，该项工作为水系电解质设计应提供了新思路。

图2. 电池性能

Monodentate Acetate Anion Enhanced Hydrogel Electrolyte for Long-Term Lifespan Zn-Air Batteries， ACS Nano 2024 DOI: 10.1021/acsnano.4c15570

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