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為柔性可充電電池制造先進的固態電解質（SSE）變得越來越重要，但仍然是巨大的挑戰。堅固的動物真皮的復雜結構和自然界中植物細胞的良好保水性為高性能SSE的設計提供了原型和靈感。

在此，加拿大滑鐵盧大學陳忠偉院士、華南師范大學王新研究員等人采用仿生方法開發了具有動態雙穿透網絡結構的穩健SSE（MC/PAM-PDMC），并將其用于柔性固態鋅空氣電池。該仿生SSE具有內在OH^–傳導網絡，通過在中空聚合物微膠囊修飾的水凝膠聚合物（PAM）網絡中原位形成OH^–導電離聚物網絡（PDMC）構建而成。

研究表明，憑借仿生設計和動態雙穿透網絡結構及離聚物/分子聚合物的協同作用，仿生SSEs同時獲得了1800% 的可拉伸性、超過200 kPa應力的機械穩定性、107 g/g的良好吸水性/保水性及215 mS/cm的超高離子電導率。分子動力學（MD）模擬揭示和可視化了仿生SSE的納米結構和相關的離子傳導機制，其中構建了大量緊湊和超快的離子傳輸通道，導致了超高離子電導率。

圖1. 仿生SSE的設計和構建

因此，由仿生SSE組裝的柔性固態鋅空氣電池表現出優異的綜合電化學性能，可實現320小時的超長循環壽命、148 mW cm^-2的高功率密度及高達758 mAh g^-1的比容量。此外，仿生SSE基鋅空氣電池在100小時存儲期間表現出穩定的開路電壓，相應的容量損失僅為0.7%，這證實了仿生SSE抑制柔性鋅空氣電池自放電的良好性能。甚至，該電池在各種彎曲角度下均呈現出穩定的恒電流放電-充電曲線，這證實了其良好的柔韌性。

當由三個串聯的柔性鋅空氣電池供電時，裝飾燈串可以穩定工作，證實了該SSE在實際應用中的巨大潛力。這項工作將加速柔性鋅空氣電池在柔性可穿戴電子產品中的應用，具有雙穿透網絡結構的仿生方法可能為設計高性能SSE開辟新途徑。

圖2. 仿生SSE基柔性固態鋅空氣電池的電化學性能

Bioinspired Tough Solid-State Electrolyte for Flexible Ultralong-Life Zinc-Air Battery, Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202110585

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陳忠偉/王新AM: 仿生固態電解質實現320小時循環的固態鋅空氣電池！

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