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  凝膠聚合物電解質組裝的柔性鋅空氣電池有望應用于可穿戴電子設備。然而，低可逆性和短循環壽命阻礙了鋅空氣電池的產業化進程。鑒于鋅空氣電池的半開放結構，熱力學不穩定的凝膠聚合物電解質中的水分不可避免地持續蒸發從而導致離子電導率、電池能量輸出和壽命急劇下降。同時，失水引起的鹽結晶嚴重破壞了反應界面和空氣通道以及凝膠聚合物電解質的力學性能。

  鑒于以上問題，近日江南大學魏取福教授團隊受沙漠仙人掌集霧補水啟發，提出了一種“鹽包水”型非堿性凝膠聚合物電解質并應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了電解質鹽的解離，并構建了“鹽包水”型電解質系統。聚丙烯酸和納米纖維素纖維組成的雙網絡結構通過物理纏結和可逆氫鍵增強了電解質凝膠的機械強力和拉伸性。該電解質具有良好的熱力學穩定性。電解質組分之間的強烈相互作用促進了從環境捕獲水分，實現了水分子吸附和解吸的動態平衡。該凝膠聚合物電解質所構筑的柔性鋅空氣電池工作壽命可達1300小時。此外，電解質具有優異的粘附性能使其與正負極緊密結合，從而消除了大多數柔性鋅空氣電池所需的固定措施。“三明治型”和“電纜型”鋅空氣電池也表現出了良好柔韌性和實用性。這項工作為開發高穩定性凝膠聚合物電解質提供了一種新策略，也將促進柔性可穿戴鋅空氣電池的學術研究和實用化進程。 該工作以““Water-in-Salt” Nonalkaline Gel Polymer Electrolytes Enable Flexible Zinc-Air Batteries with Ultra-Long Operating Time”為題發表在《Advanced Functional Materials》上。本文第一作者為江南大學紡織科學與工程學院博士研究生張延安，文章的通訊作者為江南大學魏取福教授、呂鵬飛研究員和閩江學院柯惠珍副教授。

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 大學博士，哈佛大學高級訪問學者，現任江南大學生態紡織教育部重點實驗室主任，二級教授、博士生導師。入選教育部新世紀優秀人才。主持和承擔了國家重點研發計劃、國家高技術研究計劃（863）、國家自然科學基金、科技部科研院所專項、教育部創新團隊、新世紀人才計劃、教育部重點項目等科研項目20余項。相關成果獲教育部自然科學二等獎、新疆維吾爾自治區自然科學二等獎、中國商業聯合會科學技術一等獎、紡織工業協會教學成果一等獎等科研獎勵。近年共發表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.等國際權威學術期刊；已授權國家發明專利30多項，國際發明專利2項，香港發明專利1項。主編有Woodhead Publishing 出版的英文學術專著2部。2020和2021連續兩年入選愛思唯爾紡織科學與工程中國高被引學者。

  呂鵬飛研究員簡介：2019年獲得江南大學與北卡羅來納州立大學聯合培養博士學位，2019-2021年在天津大學材料學院從事博士后研究。主要致力于功能納米纖維材料的設計與制備及其在智能可穿戴、軟體機器人和熱管理等領域的應用研究。迄今已發表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. 等國際權威學術期刊，申請發明專利8項。主持國家自然科學基金青年基金項目、中央高校基本科研計劃-國防培育項目和江蘇省自然科學基金面上項目等科研項目10余項，相關成果獲江蘇省優秀博士論文和全國王善元優秀博士論文基金和2021年新疆自治區自然科學二等獎等科研獎勵。擔任SCI期刊Frontiers in Energy Research、Frontiers in Materials和Materials等學術期刊客座編輯。

  柯惠珍副教授簡介：2016年獲得江南大學與美國紐約州立大學石溪分校聯合培養博士學位，2021-2022年在天津大學材料學院從事訪問學者研究工作。現任福建省紡織服裝實驗教學示范中心主任，福建省新型功能性紡織纖維及材料重點實驗室常務副主任。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、“閩都學者”拔尖人才。主要致力于功能纖維材料的設計與制備、柔性可穿戴太陽能電池等領域的研究。迄今已發表第一和通訊作者學術論文70余篇，其中包括cell子刊Trends in Chemistry、Adv. Funct. Mater.和Chem. Eng. J.等國際權威學術期刊。授權專利54項，其中發明專利10項，已轉讓專利5項。主持和承擔了國家自然科學基金青年基金項目、中央引導地方科技發展專項資金項目、福建省自然科學基金面上項目、福建省自然科學基金青年創新項目、福建省技術創新重點攻關及產業化項目、福建省高校產學合作項目教育部產學合作協同育人項目等項目20余項。

課題組簡介

  功能紡織材料研究室隸屬于江南大學紡織科學與工程學院，生態紡織教育部重點實驗室，主要研究方向為納米纖維功能材料、生物基纖維材料、智能可穿戴材料及其應用。課題組面向行業需要，立足國際前沿，先后主持參與完成國家重點研發計劃、國家“863”計劃、國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、江蘇省科技支撐計劃等國家、省部級項目30余項及多項企業合作項目。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和紡織學報等國內外期刊上發表學術論文700余篇，其中SCI學術論文500余篇；授權國家發明專利40余項，獲國家和省、部級科學技術獎5項。近年來指導的博士研究生獲全國優秀博士論文1名和江蘇省優秀博士論文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，其中博士生導師4人，實驗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專業背景的優秀碩士生和博士生。如有意愿請聯系魏老師：qfwei@jiangnan.edu.cn。