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郭再萍院士最新Nat. Commun.
來源: 時間:2023-11-02 09:56:49 瀏覽:1975次

 

第一作者:Guanjie Li

通訊作者:Shilin Zhang、郭再萍院士

通訊單位:澳大利亞阿德萊德大學(xué)

DOI: 10.1038/s41467-023-42333-z


研究背景



基于電源、傳感器和軟件等開發(fā)的柔性可穿戴和植入式電子器件,可與人體無縫對接并實現(xiàn)對個體生命健康狀況精確監(jiān)測,在軍事、醫(yī)療和運動領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。然而,傳統(tǒng)的紐扣電池或薄膜電池存在體積大、剛性高、生物兼容性差等缺點,難以滿足這類電子器件的供電需求。采用水凝膠生物質(zhì)材料作為電解質(zhì)的鋅離子電池兼具生物相容性和機械柔韌性,被認為柔性可穿戴和植入式電子器件的理想動力裝置,但大多數(shù)報道的鋅離子電池難以同時實現(xiàn)柔性、高性能和生物兼容性?;诖耍?/span>阿德萊德大學(xué)郭再萍院士授和Shilin Zhang等人報道了利用透明質(zhì)酸(HA)制備了具有生物相容性的水凝膠電解質(zhì),并實現(xiàn)對負極表面Zn腐蝕、成核和生長行為的調(diào)控,使得Zn負極表面始終保持均勻致密的狀態(tài)。得益于這些優(yōu)點,基于該凝膠電解質(zhì)制備的半/電池均展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,其中Zn//Zn對稱電池在1 mA cm-2的電流密度下具有99.71%的庫侖效率(CE)和超5500 h的循環(huán)壽命,而Zn//LiMn2O4柔性軟包電池在3°C下循環(huán)1000次后的容量保持率仍高達82%。本工作提出的生物質(zhì)凝膠電解質(zhì)在生物相容性能源和其他領(lǐng)域提供了巨大的潛力。


文章要點



1、利用HA豐富的親水官能團調(diào)節(jié)電解質(zhì)中水分子和鋅離子的結(jié)合狀態(tài),成功制備了一種生物相容性良好的凝膠電解質(zhì)。

2、這種新型凝膠型電解質(zhì),不但為Zn負極提供了優(yōu)異的抗腐蝕能力,還能有效調(diào)控負極表面Zn的成核生長,使電極表面Zn的沉積更均勻和致密。

3、以該凝膠型電解液制備的Zn//Zn對稱電池(5500 h循環(huán)壽命)和Zn//LiMn2O4全電池中(3 °C下1000次循環(huán)82%容量保持率)均展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。


圖文展示



 

圖1. HA凝膠電解質(zhì)的物理性質(zhì)及電化學(xué)穩(wěn)定窗口

 

2. Zn負極的腐蝕行為

圖3. Zn負極的形核和生長行為


 4. Zn電沉積的調(diào)控機理

 

圖5. Zn負極的電化學(xué)性能

 

圖6.生物相容性和柔性電池應(yīng)用

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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