高10-1000倍！广东工业大学李成超，发表AEM！

锌金属电池以其高容量、低成本、环保等特点受到越来越多的关注。遗憾的是，由于金属锌在常规水溶液中固有的热力学不稳定性，其广泛应用还面临着巨大的挑战。

在此，广东工业大学李成超、杜文城等人提出了一种粘弹性软固态电解质（VSSE）策略，有效地平衡了锌离子导电性和锌负极的稳定性。

研究显示， VSSE中丰富的氧官能团为水分子提供了足够的氢键位点，使水分子能够完全氢键化，从而将自由水转化为结合水。结合水作为Zn-O配位调节剂，可以削弱Zn-O配位的强度，降低锌离子的解离能，实现快速的锌离子解耦动力学。

基于此，VSSE在室温下表现出优异的锌离子导电性（（2.28 ± 0.07）×10⁻³ S cm⁻¹），比已报道的固态聚合物电解质高10-1000倍。此外，该电解质还表现出优异的储存寿命（720小时）、储存回收寿命（850-1200小时）和循环寿命（1400-2050小时）。

图1. 离子浓度场和界面电场分布的模拟结果

总之，该工作提出了一种粘弹性软固体电解质（VSSE）策略，有效地平衡了锌离子传输和锌金属稳定性。研究表明，低含量的结合水可以作为Zn-O配位调节剂来提高锌离子的导电性（达到10⁻³ S cm⁻¹以上）。此外，结合水的存在可以显著减少锌金属在运行和静置阶段发生副反应的概率。

基于此，Zn||Zn对称电池在0.2 mA cm⁻²和0.2 mAh cm⁻²条件下，展现出了超过2050小时的卓越循环寿命，在0.5 mA cm⁻²和0.5 mAh cm⁻²条件下也能保持1400小时的优异性能。rGO|VSSE|Zn全电池展现了优异的稳定性，在500次循环后实现了约90%的容量保持率。

因此，该工作提供了一种基于软物质结构的新型电解质设计策略，将有助于开发具有高储存稳定性、长循环寿命和高能量密度的实用锌基储能系统。

图2. 电池性能

Viscoelastic Soft Solid Electrolytes Enable Fast Zinc Ion Conductance and Highly Stable Zinc Metal Anode, Advanced Energy Materials 2024 DOI: 10.1002/aenm.202404545

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