综述：聚合物-水凝胶电解质在柔性锌基可充电电池中的先进设计策略与工程研究：全方位视角

这篇综述深入探讨了聚合物-水凝胶电解质（PHE）在柔性锌基电池（ZIBs）中的前沿进展，重点解析了其几何构型、端基修饰和分子间相互作用设计策略，如何协同提升离子电导率（820 mA·h·g?1）、机械柔性和极端环境适应性，为下一代柔性电子（如可拉伸、自修复设备）提供了革命性储能解决方案。

　　

Abstract

水系锌基可充电电池凭借锌负极的低氧化还原电位（?0.763 V vs SHE）、超高理论容量（820 mA·h·g^?1）及高安全性，成为柔性储能领域的研究热点。然而，与传统刚性电解质相比，聚合物-水凝胶电解质（PHE）通过独特的“固-液协同”特性——兼具液态离子传输效率（如10^?3 S·cm^?1级电导率）和固态机械强度（弹性模量>10 kPa），成功解决了柔性集成中的关键矛盾。

几何构型设计

通过调控水凝胶的三维网络结构（如双交联、多孔拓扑），研究者显著提升了电解质的离子迁移速率和应变耐受性。例如，聚乙烯醇（PVA）-聚丙烯酰胺（PAM）异质网络可将拉伸率提升至500%，同时维持1.5 mA·cm^?2的稳定锌沉积/剥离性能。

端基修饰策略

在分子链末端引入磺酸基（?SO₃H）或羧基（?COOH）等亲锌官能团，不仅能抑制枝晶生长（循环寿命延长至2000次以上），还可通过氢键动态重组实现自修复功能（修复效率达90%）。

极端环境适应性

针对低温（?20°C）或高温（60°C）场景，添加甘油/乙二醇等抗冻剂或热稳定填料（如纳米SiO₂），使水凝胶在?40°C仍保持80%初始电导率，突破了传统电解质的温度限制。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。全文系统论证了PHE如何推动锌基电池向超薄、可扭曲、可穿戴方向演进，为柔性电子与储能技术的深度融合提供了范式。