柔性鈉離子電池容量及穩(wěn)定性獲提升！新技術(shù)可防止電解質(zhì)鹽析……

鈉離子電池是鋰離子電池的一個很有前途的替代品，因為它們含有比鋰離子電池更便宜、更環(huán)保的材料。然而，新電池需要開發(fā)許多新組件，所有這些組件都必須適應(yīng)鈉離子。其中，最重要的組成部分之一當(dāng)然就是電解質(zhì)。

在眾多電池類型中，柔性水性電池，通常用于便攜式電子產(chǎn)品。對于這種薄而柔韌的電池來說，電解質(zhì)通常以水凝膠的形式存在。這些柔韌的含水材料可以吸收溶解的鈉鹽，并能傳導(dǎo)離子。

盡管水凝膠具有適用性，但一個尚未解決的問題是相分離和在高鹽濃度下鹽化，這需要一個寬廣的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口。來自中國科學(xué)院的科學(xué)家團(tuán)隊在這方面取得了突破，他們成功地改造了一種用于鈉離子電池的水凝膠，使其以穩(wěn)定和安全的方式吸收更多的鹽。

據(jù)悉，他們通過甲基化水凝膠的結(jié)構(gòu)聚合物來實現(xiàn)這一點，從而防止了鹽析，并提高了電池的容量和循環(huán)性能。最新研究結(jié)果已于近期發(fā)表在了著名科學(xué)期刊《應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）上。


具體而言，為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，他們轉(zhuǎn)向了一種在自然界中也用于調(diào)節(jié)大型生物分子中水和鹽結(jié)合的技術(shù)：甲基化。在蛋白質(zhì)中，甲基化導(dǎo)致胺和酰胺基團(tuán)的“封頂”，從而防止了鹽析。

由于用于水凝膠的聚酰胺聚合物也含有酰胺基團(tuán)，它們通過水分子的廣泛交聯(lián)可能導(dǎo)致鹽析，從而導(dǎo)致電解質(zhì)的分解。考慮到這一點，研究小組比較了由普通聚酰胺制成的水凝膠和由具有甲基化酰胺基團(tuán)的聚酰胺制成的水凝膠。

事實證明，后者能夠吸收更多的鹽。即使在創(chuàng)紀(jì)錄的高鹽濃度下，水凝膠電解質(zhì)也保持透明和穩(wěn)定。

較高的鹽含量意味著電池的電化學(xué)可用電壓范圍可以擴(kuò)大。此外，研究小組在電極上沒有觀察到任何解體的跡象，循環(huán)穩(wěn)定性更好。新組裝的電池比未甲基化的電池獲得了更大的容量。在這個系統(tǒng)中，甚至可以使用便宜的鋁箔作為電流收集器。

研究人員們認(rèn)為，簡單的聚酰胺甲基化也可能適用于其他技術(shù)，例如，在藥物開發(fā)中，使水凝膠更耐鹽，從而更穩(wěn)定。