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使用固体聚合物电解质已被证明是解决金属枝晶和追求高电压性能的有效策略。聚环氧乙烷（ PEO）作为一种流行的聚合物基质，由于其锌离子导电性差和界面附着力差，很难用于锌离子电池。 近日 ， 离子液体 1-乙基-3-甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐 ([Emim]OTF) 被用作增塑剂来调节 PEO 膜电解质的室温离子电导率和机械性能。额外的纳米填料 ZnO 被用来提高塑性和模量。 通过优化的成分，该膜表现出高模量和柔软的力学性能，可以促进锌的可逆剥离/镀覆，而不会形成锌枝晶。优化后的聚合物电解质在室温下实现了 2.3 × 10 -3 S cm -1 的离子电导率，柔软度为 5.1 mm。通过将所得的软膜电解质应用于 Zn-MnO 2 电池，即使没有 H + 的贡献，在 30 mA g -1 下也可实现 137 mAh g -1 的容量。这种电解质也适用于普鲁士蓝模拟阴极。重要的是，添加[Emim]OTF可以增强与电极的软接触，并且在组装的柔性设备的严重变形下提供稳定的输出。
图 1. (a) 半结晶 PEO 结构排列示意图；结晶 PEO 锁定链条的运动。(b, c) 添加增塑剂 (b) 并进一步添加纳米填料 (c) 后软化和松弛的链的演示。(d) 设计的 PEO 复合薄膜的结构示意图。
图 2. (a) [Emim]OTF/PEO 不同质量比的 PEO、PEO-ZnO 和 PEO 复合材料的 EIS 曲线。(b) PEO 复合材料 ([Emim]OTF/PEO 比率为 1) 和几种水凝胶的应变-应力曲线。(c) ZnO、Zn(OTF) 2 、PEO和PEO与[Emim]OTF、ZnO和Zn(OTF) 2 逐步结合后的XRD图谱。(d)不同样品的DSC分析T g 和T m 。(e) PEO 复合薄膜在不同温度下的离子电导率，以及相应的演示了一片薄膜作为离子导体为蓝色 LED 供电。(f) PEO 复 合薄膜的柔韧性和厚度证明，从折叠 2 次 (1) 到捏合状态 (2) 到厚度测量下的膨胀薄膜 (3)。(g) PEO 复合膜与几种凝胶膜的减重性能比较。(h) Zn/PEO 复合材料/Zn 对称电池的锌沉积/剥离，电流密度为 0.1 mA cm -2 ，给定容量为 0.1 mAh cm -2 。
图 4. 基于 Zn//MnO 2 电池的 PEO 复合电解质柔韧性和抗干燥测试评估。
相关论文以题为 Ionic Liquid-Softened Polymer Electrolyte for Anti-Drying Flexible Zinc Ion Batteries 发表在 《 ACS Appl. Mater. Interfaces 》上。通讯作者 是 香港城市大学 支春义教授 。
参考文献：
doi.org/10.1021/acsami.2c06793
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