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    郭再萍院士最新Nat. Commun.
    來源： 時(shí)間：2023-11-02 09:56:49 瀏覽：1334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(shí)現(xiàn)對個體生命健康狀況精確監(jiān)測，在軍事、醫(yī)療和運(yùn)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(diǎn)，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(jī)械柔韌性，被認(rèn)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(bào)道的鋅離子電池難以同時(shí)實(shí)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(bào)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(shí)現(xiàn)對負(fù)極表面Zn腐蝕、成核和生長行為的調(diào)控，使得Zn負(fù)極表面始終保持均勻致密的狀態(tài)。得益于這些優(yōu)點(diǎn)，基于該凝膠電解質(zhì)制備的半/全電池均展現(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(dá)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(diǎn)



    1、利用HA豐富的親水官能團(tuán)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(fù)極提供了優(yōu)異的抗腐蝕能力，還能有效調(diào)控負(fù)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

     

    圖2. Zn負(fù)極的腐蝕行為

    圖3. Zn負(fù)極的形核和生長行為


     圖4. Zn電沉積的調(diào)控機(jī)理

     

    圖5. Zn負(fù)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(shí)前 四川
    文字是人類用符號記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)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(dá)的方式和思維不同。文字使人類進(jìn)入有歷史記錄的文明社會。
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