基于水凝胶电解质的柔性锌离子混合电容器（ ZIHC）由于锌电池和电容器的互补优势，是潜在的大规模储能的新兴且极具前景的候选者。然而，冷冻会导致电导率和机械性能急剧下降，极大地损害了界面粘附力，从而严重阻碍了这种柔性 ZIHC 的低温应用。 为了实现具有优异低温适应性的柔性 ZIHCs，通过自催化纳米增强策略设计了一种防冻和自粘聚两性离子水凝胶电解质 (PZHE)，提供无与伦比的导电性和强大的界面粘合力，以及超过温度范围从 25 到 -60 °C。
同时，填充ZnCl 2 的盐包水型PZHE可以提供离子迁移通道，增强Zn金属电极的可逆性，从而大大减少副反应，延长循环寿命。凭借盐包水型 PZHE 的独特综合优点，建成的 ZIHC 可提供 80.5 Wh kg -1 的高水平能量密度、81.5 mAh g -1 的所需比容量以及长寿命循环寿命（100 000 次循环），在 -40 °C 时容量保持率为 84.6%，甚至在室温下表现优于最先进的 ZIHC。更令人鼓舞的是，柔性 ZIHC 在极低温度下实现了在严峻机械挑战下对电化学和机械性能的非凡温度适应性。值得注意的是，ZIHC 还能够在冰水浴和真空中运行。相信这一策略有助于激发高 性能 PZHE在可在极冷环境下工作的柔性和可穿戴电子领域的设计和应用。
图 1. 基于自催化纳米增强体系的自粘防冻 PZHE 的设计策略。
图 2. 自催化纳米增强系统中动态氧化还原反应的表征。
图 3. PZHE 的机械性能。
图 4. PZHE 的自粘特性。
图 5. PZHE 的防冻和保湿性能。
图 6. ZIHC 在 -60 至 +25 °C 温度范围内的 ZIHC 组装和电化学性能。
图 7. 在 -40 °C 下进行一系列破坏性实验的柔性 ZIHC 的电化学性能。
相关论文以题为 Engineering Self-Adhesive Polyzwitterionic Hydrogel Electrolytes for Flexible Zinc-Ion Hybrid Capacitors with Superior Low-Temperature Adaptability 发表在《 ACS Nano 》上。 通讯作者 是 北京林业大学 杨俊副教授 。
参考文献 ：
doi.org/10.1021/acsnano.1c08193
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