研究概述
全聚合物水系电池的电极和电解液完全由聚合物制备而成，通过其易于加工、固有安全性和可持续性，推动了可穿戴电子产品的发展。
然而，聚合物电极在水环境中的氧化还原产物不稳定，这使得全聚合物水系电池难以实现高性能。
基于此，2024年11月5日，哈尔滨工业大学（深圳）何思斯教授、浙江大学范修林研究员在国际期刊Nature Communications发表题为《Energetic and durable all-polymer aqueous battery for sustainable, flexible power》的研究论文。
在这里，研究人员报告了一种聚合物水电解液的设计，通过调节溶剂化层和形成固态电解质界面来稳定聚合物电极的氧化还原产物。
选择聚苯胺作为一个例子，因为它具有双重功能，可以通过p/n掺杂机制作为正极或负极。
这种方法开创了聚苯胺作为负极的应用，并增强了聚苯胺正极在水电解液中的高压稳定性。
以聚苯胺为对称电极的全聚合物水系钠离子电池容量高达139 mAh/g，能量密度为153 Wh/kg，并在4800次循环后容量保持率为92%。
光谱表征阐明了水合结构、固态电解质界面和双离子掺杂机理。 大规模的全聚合物柔性电池具有优异的柔韧性和可回收性，预示着可持续可穿戴能源存储的典范方法诞生。
图文解读
图1：电解液设计和水合结构。
图2：电化学性能与固态电解质界面。
图3：柔性全聚合物钠水电池。
文献信息
Hong, Y., Jia, K., Zhang, Y. et al. Energetic and durable all-polymer aqueous battery for sustainable, flexible power. Nat Commun 15, 9539 (2024).