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  凝膠聚合物電解質(zhì)組裝的柔性鋅空氣電池有望應(yīng)用于可穿戴電子設(shè)備。然而，低可逆性和短循環(huán)壽命阻礙了鋅空氣電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。鑒于鋅空氣電池的半開放結(jié)構(gòu)，熱力學(xué)不穩(wěn)定的凝膠聚合物電解質(zhì)中的水分不可避免地持續(xù)蒸發(fā)從而導(dǎo)致離子電導(dǎo)率、電池能量輸出和壽命急劇下降。同時，失水引起的鹽結(jié)晶嚴(yán)重破壞了反應(yīng)界面和空氣通道以及凝膠聚合物電解質(zhì)的力學(xué)性能。

  鑒于以上問題，近日江南大學(xué)魏取福教授團(tuán)隊(duì)受沙漠仙人掌集霧補(bǔ)水啟發(fā)，提出了一種“鹽包水”型非堿性凝膠聚合物電解質(zhì)并應(yīng)用于柔性鋅空氣電池。其中三氟甲基磺酸鋅和乙酰胺配位作用促進(jìn)了電解質(zhì)鹽的解離，并構(gòu)建了“鹽包水”型電解質(zhì)系統(tǒng)。聚丙烯酸和納米纖維素纖維組成的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通過物理纏結(jié)和可逆氫鍵增強(qiáng)了電解質(zhì)凝膠的機(jī)械強(qiáng)力和拉伸性。該電解質(zhì)具有良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性。電解質(zhì)組分之間的強(qiáng)烈相互作用促進(jìn)了從環(huán)境捕獲水分，實(shí)現(xiàn)了水分子吸附和解吸的動態(tài)平衡。該凝膠聚合物電解質(zhì)所構(gòu)筑的柔性鋅空氣電池工作壽命可達(dá)1300小時。此外，電解質(zhì)具有優(yōu)異的粘附性能使其與正負(fù)極緊密結(jié)合，從而消除了大多數(shù)柔性鋅空氣電池所需的固定措施。“三明治型”和“電纜型”鋅空氣電池也表現(xiàn)出了良好柔韌性和實(shí)用性。這項(xiàng)工作為開發(fā)高穩(wěn)定性凝膠聚合物電解質(zhì)提供了一種新策略，也將促進(jìn)柔性可穿戴鋅空氣電池的學(xué)術(shù)研究和實(shí)用化進(jìn)程。 該工作以““Water-in-Salt” Nonalkaline Gel Polymer Electrolytes Enable Flexible Zinc-Air Batteries with Ultra-Long Operating Time”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上。本文第一作者為江南大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生張延安，文章的通訊作者為江南大學(xué)魏取福教授、呂鵬飛研究員和閩江學(xué)院柯惠珍副教授。

圖4. “三明治型”和“電纜型”鋅空氣電池的柔性和初步應(yīng)用

  文章鏈接：

  “Water-in-Salt” Nonalkaline Gel Polymer Electrolytes Enable Flexible Zinc-Air Batteries with Ultra-Long Operating Time

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202203204

通訊作者簡介

  魏取福教授簡介：英國 Heriot-Watt 大學(xué)博士，哈佛大學(xué)高級訪問學(xué)者，現(xiàn)任江南大學(xué)生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，二級教授、博士生導(dǎo)師。入選教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才。主持和承擔(dān)了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家高技術(shù)研究計(jì)劃（863）、國家自然科學(xué)基金、科技部科研院所專項(xiàng)、教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、新世紀(jì)人才計(jì)劃、教育部重點(diǎn)項(xiàng)目等科研項(xiàng)目20余項(xiàng)。相關(guān)成果獲教育部自然科學(xué)二等獎、新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)二等獎、中國商業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)一等獎、紡織工業(yè)協(xié)會教學(xué)成果一等獎等科研獎勵。近年共發(fā)表SCI收錄論文400余篇，其中包括Adv. Funct. Mater.、Nano Energy、Energy Storage Mater.、Chem. Eng. J.和Green Chem.等國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊；已授權(quán)國家發(fā)明專利30多項(xiàng)，國際發(fā)明專利2項(xiàng)，香港發(fā)明專利1項(xiàng)。主編有Woodhead Publishing 出版的英文學(xué)術(shù)專著2部。2020和2021連續(xù)兩年入選愛思唯爾紡織科學(xué)與工程中國高被引學(xué)者。

  呂鵬飛研究員簡介：2019年獲得江南大學(xué)與北卡羅來納州立大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士學(xué)位，2019-2021年在天津大學(xué)材料學(xué)院從事博士后研究。主要致力于功能納米纖維材料的設(shè)計(jì)與制備及其在智能可穿戴、軟體機(jī)器人和熱管理等領(lǐng)域的應(yīng)用研究。迄今已發(fā)表SCI論文60余篇，他引1200余次，H因子21，其中包括Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Today、Adv. Funct. Mater.、Mater. Horiz.和Chem. Eng. J. 等國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊，申請發(fā)明專利8項(xiàng)。主持國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目、中央高校基本科研計(jì)劃-國防培育項(xiàng)目和江蘇省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目等科研項(xiàng)目10余項(xiàng)，相關(guān)成果獲江蘇省優(yōu)秀博士論文和全國王善元優(yōu)秀博士論文基金和2021年新疆自治區(qū)自然科學(xué)二等獎等科研獎勵。擔(dān)任SCI期刊Frontiers in Energy Research、Frontiers in Materials和Materials等學(xué)術(shù)期刊客座編輯。

  柯惠珍副教授簡介：2016年獲得江南大學(xué)與美國紐約州立大學(xué)石溪分校聯(lián)合培養(yǎng)博士學(xué)位，2021-2022年在天津大學(xué)材料學(xué)院從事訪問學(xué)者研究工作。現(xiàn)任福建省紡織服裝實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心主任，福建省新型功能性紡織纖維及材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任。入選福建省高層次C類人才，福建省高校杰出青年科研人才、“閩都學(xué)者”拔尖人才。主要致力于功能纖維材料的設(shè)計(jì)與制備、柔性可穿戴太陽能電池等領(lǐng)域的研究。迄今已發(fā)表第一和通訊作者學(xué)術(shù)論文70余篇，其中包括cell子刊Trends in Chemistry、Adv. Funct. Mater.和Chem. Eng. J.等國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊。授權(quán)專利54項(xiàng)，其中發(fā)明專利10項(xiàng)，已轉(zhuǎn)讓專利5項(xiàng)。主持和承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目、中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項(xiàng)資金項(xiàng)目、福建省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、福建省自然科學(xué)基金青年創(chuàng)新項(xiàng)目、福建省技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)攻關(guān)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目、福建省高校產(chǎn)學(xué)合作項(xiàng)目教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目等項(xiàng)目20余項(xiàng)。

課題組簡介

  功能紡織材料研究室隸屬于江南大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院，生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，主要研究方向?yàn)榧{米纖維功能材料、生物基纖維材料、智能可穿戴材料及其應(yīng)用。課題組面向行業(yè)需要，立足國際前沿，先后主持參與完成國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家“863”計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、江蘇省科技支撐計(jì)劃等國家、省部級項(xiàng)目30余項(xiàng)及多項(xiàng)企業(yè)合作項(xiàng)目。近年來在Advanced Functional Materials、Energy Storage Materials、Nano Energy、Materials Horizons、Small、Chemical Engineering Journal、Green Chemistry、ACS Applied Materials & Interfaces、Carbohydrate Polymer和紡織學(xué)報(bào)等國內(nèi)外期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文700余篇，其中SCI學(xué)術(shù)論文500余篇；授權(quán)國家發(fā)明專利40余項(xiàng)，獲國家和省、部級科學(xué)技術(shù)獎5項(xiàng)。近年來指導(dǎo)的博士研究生獲全國優(yōu)秀博士論文1名和江蘇省優(yōu)秀博士論文4名。目前，課題組有教師7人，其中教授4人、校聘研究員1人和副教授2人，其中博士生導(dǎo)師4人，實(shí)驗(yàn)室長期招收具有紡織工程、材料與化工和高分子材料等相關(guān)專業(yè)背景的優(yōu)秀碩士生和博士生。如有意愿請聯(lián)系魏老師：qfwei@jiangnan.edu.cn。