据外媒报道，近期，中国科学院（Chinese Academy of Sciences）合肥物质科学研究院（Hefei Institutes of Physical Science，HFIPS）胡林华教授领导的研究团队，利用尿素作为亲锌增溶剂，并采用醋酸锌（Zn(Ac)₂）盐——一种经济实惠且环保的材料——开发出用于水系锌离子电池（AZIB）的高机械耐久性水凝胶电解质。相关研究成果发表在期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。

图片来源： 中国科学院

这种新设计的水凝胶可承受557%的拉伸伸长率和3.7 MPa的抗压强度。AZIB运行过程中原位形成的聚脲固体电解质界面相（SEI）能够实现稳定的锌离子剥离/沉积，且不会产生枝晶和钝化。

“这种方法克服了低成本醋酸锌盐的常见局限性，使其更耐磨损，”团队成员李兆乾表示。“它使材料能够承受反复的镀锌和脱锌过程以及其他物理应力，从而提高了其整体耐用性。”

水系锌离子电池长期以来一直面临着电解液泄漏和电极腐蚀等挑战。虽然准固态电解质具有更好的稳定性和柔韧性，但它们往往在成本效益、环保性和抗疲劳性方面存在不足。醋酸锌因其低成本和环保特性而颇具吸引力，但它的溶解性较差，限制了电池的容量和性能。

为了解决这个问题，研究人员采用了一种利用“盐析”效应的创新策略，通过去除聚合物链周围的水合层来提高醋酸锌的溶解度，从而增强其网络结构，进而增强了抗疲劳性，使电解质能够更好地承受反复的电化学循环和外部机械变形。

在电池运行过程中，电极上会自然形成一层保护层，从而提高电池界面的整体稳定性。锌离子电池表现出色，而柔性软包电池即使在多次循环后，容量和稳定性方面也表现出色。软包电池的柔韧性尤为突出，即使弯曲或折叠也能保持稳定的电压，非常适合用于便携式和可穿戴设备。

李兆乾博士表示：“当柔性软包电池受到不同程度的弯曲时，即使在180°弯曲时也能保持稳定的电压。这一发现凸显了其在便携式和可穿戴电子设备中的应用潜力。”

研究人员还评估了电池的倍率性能和自放电性能。采用USPH-5电解液的全Zn//NH4V4O10电池即使在反复循环后仍表现出优异的容量。长时间静置后，它仍然具有强大的放电容量，而未采用USPH-5电解液的电池则出现了显著的容量损失。这表明新型电解液材料显著提升了电池的整体性能和随时间推移的保持能力。

这项研究不仅突出了利用亲锌增溶技术突破准固态AZIBS中盐溶解度极限的潜力，也为其他金属负极提供了一种可扩展的调控策略，以实现低成本、环保和高性能电池。