中國粉體網(wǎng)訊  近年來,，鋅離子電池因其體積能量密度高(5855mAh•cm^-3),、安全性高和成本低等特點(diǎn),，引起了人們的廣泛關(guān)注,。水凝膠電解質(zhì)作為一種新型的電解質(zhì)材料，具有高離子傳導(dǎo)率,、優(yōu)異的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性等優(yōu)勢。因此,，在鋅離子電池中水凝膠電解質(zhì)成為一個(gè)研究熱點(diǎn),。

在鋅離子電池中，水凝膠電解質(zhì)主要用作隔膜和電解質(zhì),，用于隔離正極和負(fù)極,，并在正負(fù)極之間形成電解質(zhì)層，以促進(jìn)離子傳輸和電荷傳輸,。與傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)相比,，一方面，水凝膠電解質(zhì)具有更好的機(jī)械強(qiáng)度和較低的揮發(fā)性,，從而提高了鋅離子電池的安全性和穩(wěn)定性,；另一方面，水凝膠電解質(zhì)作為一種濕潤的軟材料,，其良好的可彎折,、拉伸性和界面接觸，使得它成為一種良好的柔性鋅離子電池電解質(zhì)材料,。

輻照技術(shù)

輻照技術(shù),，是一種利用射線與物質(zhì)間的作用，使被輻照物質(zhì)的物理性能和化學(xué)組成發(fā)生變化,，從而達(dá)到改良材料性能目的的技術(shù),。整個(gè)過程能耗低、無殘留物、清潔環(huán)保,，是綠色的加工技術(shù),。

材料輻照效應(yīng)是指在高能射線作用下材料保持其固有物理、化學(xué),、機(jī)械性能的能力,。例如，高分子聚合物受到高能射線輻照時(shí),，聚合物分子內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電離和激發(fā),，從而導(dǎo)致聚合物發(fā)生一系列物理及化學(xué)變化：輻射交聯(lián)——分子鏈之間形成化學(xué)鍵；輻射裂解——大分子鏈斷裂,；不飽和鍵含量發(fā)生變化,；氧化及產(chǎn)生一些陷落自由基；釋放出氣體等,。這些變化均可導(dǎo)致聚合物材料結(jié)晶度,、硬度、密度,、強(qiáng)度,、彈性模量等的改變。

水凝膠電解質(zhì)的輻射交聯(lián)

輻射交聯(lián)是將含有交聯(lián)官能團(tuán)的物質(zhì)(如聚乙烯醇,、明膠等)在輻射條件下發(fā)生物理交聯(lián)反應(yīng),，形成水凝膠。水凝膠充分浸泡鋅鹽溶液,，即可得水凝膠電解質(zhì),。

水凝膠是一類親水性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠，通常由交聯(lián)的親水聚合物鏈組成,，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)吸水膨脹并可保留大量水(可高達(dá)其自身重量的2000倍),，但并不會(huì)溶于水，所以水凝膠通�,？雌饋砣彳洕駶�,。聚合物鏈上有大量的親水性官能團(tuán)，這些基團(tuán)自身或彼此能產(chǎn)生弱物理相互作用,，產(chǎn)生分子間或分子內(nèi)氫鍵,，使得大量的溶劑水可以被吸附在網(wǎng)絡(luò)中。聚合物鏈上的負(fù)電性基團(tuán)能夠高效地俘獲金屬離子,，從而使水凝膠材料與離子之間產(chǎn)生良好的相互作用,。這種相互作用使得水凝膠電解質(zhì)具有與水性電解液相近的離子電導(dǎo)率。此外,，聚合物網(wǎng)絡(luò)鏈之間的交聯(lián)增強(qiáng)了水凝膠電解質(zhì)的抗溶解性,，使其在宏觀尺寸上表現(xiàn)出固體的尺寸穩(wěn)定性和可加工性,。同時(shí)，聚合物鏈基底的選擇不同及構(gòu)筑方式的差異,，使得水凝膠電解質(zhì)結(jié)構(gòu)可調(diào)且性能可設(shè)計(jì),，從而滿足定向需求的柔性鋅離子電池。

針對固態(tài)電池相關(guān)的技術(shù),、材料,、市場及產(chǎn)業(yè)等方面的問題，中國粉體網(wǎng)將于2025年3月18-19日在安徽·蚌埠舉辦2025全固態(tài)電池技術(shù)交流大會(huì)暨第一屆干法電極技術(shù)研討會(huì),。為致力于固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)的企業(yè),，科研院校，以及新能源汽車,、儲(chǔ)能,、消費(fèi)電子等終端企業(yè)提供信息交流的平臺，開展產(chǎn),、學(xué),、研合作，助推固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,。屆時(shí),，來自中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所的李吉豪研究員將作題為《固態(tài)電池電解質(zhì)的輻射制備及性能研究》的報(bào)告。

本研究利用輻射技術(shù)制備一系列高分子水凝膠固體電解質(zhì),，并應(yīng)用于鋅離子電池,。以特定高分子材料為基體，經(jīng)輻射引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)并摻雜鋅鹽制得電解質(zhì),。采用多種表征手段分析，結(jié)果顯示該電解質(zhì)具良好親水性與機(jī)械性能,，其獨(dú)特網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使離子電導(dǎo)率提高,，有效促進(jìn)鋅離子傳輸。在電池應(yīng)用中,，于鋅金屬負(fù)極形成穩(wěn)定界面層,，顯著抑制枝晶生長，經(jīng)多次循環(huán)后容量保持率較高,，展現(xiàn)出輻射技術(shù)在提升鋅離子電池性能方面的巨大潛力與應(yīng)用前景,。

專家介紹：

李吉豪，理學(xué)博士,，中科院上海應(yīng)用物理所研究員,，碩導(dǎo)，輻射化學(xué)與應(yīng)用課題組組長,。在國際期刊發(fā)表論文60余篇,，授權(quán)發(fā)明專利10余項(xiàng),。上海市科普協(xié)會(huì)青年專家，中國核學(xué)會(huì)輻射應(yīng)用分會(huì)理事,，全國絕緣材料標(biāo)委會(huì)熱縮分委會(huì)委員,，上海核學(xué)會(huì)第二屆“楊福家核科技科學(xué)普及獎(jiǎng)”獲得者。主要從事新能源新材料研究,，輻射技術(shù)研究與應(yīng)用,。

參考來源：

蔣海青、李吉豪等《鈷源與加速器輻照效應(yīng)及輻照加工試驗(yàn)綜合平臺》

章煒等《柔性鋅離子電池水凝膠電解質(zhì)研究進(jìn)展》

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）

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