通过一种三元极性水凝胶电解质，实现了可在-60至50°C超宽温度范围内使用的柔性锌空气电池

《Energy & Environmental Science》：?60 to 50 °C ultrawide-temperature flexible zinc–air batteries enabled by a ternary polar hydrogel electrolyte

柔性锌空气电池宽温域性能提升研究，开发出聚丙烯酰胺-聚苯乙烯磺酸钠-EDTA四钠盐三元极性水凝胶电解质，通过氢键协同增强抗冻性和保水性，实现-60℃至50℃宽温域工作，离子电导率分别达348 mS/cm和50.2 mS/cm，循环寿命超4000次（-60℃）和400次（50℃），有效突破传统单双组分电解质性能局限。

　　

能够在宽温度范围内工作的柔性锌-空气电池（FZABs）对于为下一代可穿戴电子设备提供动力来说非常理想。然而，FZABs在极端温度条件下的性能仍然不令人满意，这主要是由于水凝胶电解质（HEs）的冻结和脱水导致离子传输受到限制。在这项研究中，开发了一种新的三元极性水凝胶电解质，由聚丙烯酰胺（PAM）、聚（钠-p-苯乙烯磺酸盐）（PSS）和乙二胺四乙酸四钠盐（PAM–PSS–EDTA）组成，用于制造超宽温度范围的FZABs。得益于PAM–PSS–EDTA中三元极性官能团的独特协同效应，水与官能团之间形成了更强、更多的氢键，从而增强了抗冻性和保水性。该电解质在25°C时的离子电导率为348 mS cm^?1，在-60°C时为50.2 mS cm^?1，具有出色的抗冻性能（冻结点低于-100°C），并且在25°C下经过200小时后保水率为83.4%，在50°C下经过100小时后保水率为77%，明显优于单组分或双组分电解质。此外，基于PAM–PSS–EDTA电解质和NiFe-OLC催化剂的FZABs在-60°C至50°C的超宽温度范围内表现出优异的性能，并且在-60°C下可循环使用4000次，在50°C下可循环使用400次。这项工作为开发适用于宽温度范围FZABs的高性能水凝胶电解质提供了宝贵的见解。