近日，材料科学与工程学院李宇杰教授课题组以《多组分交联水凝胶电解质高环境适应性无枝晶锌离子电池》（Multi-Component Crosslinked Hydrogel Electrolyte toward Dendrite-Free Aqueous Zn Ion Batteries with High Temperature Adaptability）为题，在国际知名学术期刊《Advanced Functional Materials》（影响因子18.808）上发表一篇研究论文。

可充电水系锌离子电池（ZIBs）安全、耐用，是一种应用前景广阔的储能装置。然而，锌金属负极在充放电循环的溶解沉积过程中，生长形成枝晶，严重影响其可靠性；且水系电池容易在低温下冻结，使其应用范围受到极大限制。

该课题组采用一种新型多组分交联水凝胶作为电解质（PDZ-H），为同时解决上述两大难题提供了一种全新的思路。这种水凝胶电解质以聚丙烯酰胺（PAAm）为交联聚合物骨架，二甲基亚砜（DMSO）为有机添加剂，Zn(CF₃SO₃)₂为锌盐，利用PAAm长链官能团与锌离子之间的配位反应与DMSO在锌负极表面优先形成的固体电解质界面膜（SEI）之间的协同作用，可以在微米尺度实现对锌负极沉积过程的调控。由此制备得到的对称电池（Zn/PDZ-H//Zn/PDZ-H），可以在1300小时以上的镀/脱锌循环过程中实现99.5 %的库伦效率。该项研究中还制备了Zn₃V₂O₈正极材料，并组装得到Zn₃V₂O₈//Zn/PDZ-H全电池。经过测试，全电池比容量和能量密度分别达到265.2 mAh g^-1和412.3 Wh kg⁻¹，在3000次循环后容量保持率为95.27 %。同时，由于引入添加剂DMSO，Zn₃V₂O₈//Zn/PDZ-H全电池可在 60 至-40 ℃ 的宽温域范围稳定工作。

该论文我校为第一通讯单位，材料科学与工程学院博士生卢虹宇为论文的第一作者。李宇杰教授以及香港理工大学赵景新博士后、徐宾刚教授为共同通讯作者。

该研究工作得到山东省自然科学基金以及香港RGC Postdoctoral Fellowship Scheme的资助。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202112540

以多组分交联水凝胶PDZ-H为电解质的Zn₃V₂O₈//Zn/PDZ-H全电池