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近年来，锌离子电池（ZIBs）因其固有的安全性、可靠性和低成本优势，在大规模储能领域得到了大力推广和应用。借鉴先进的锂离子电池，使用固体聚合物电解质（SPE）的固体ZIBs或使用水凝胶电解质（HE）的准固体ZIBs应运而生。SPE通常表现出低离子电导率和大界面阻抗，导致循环稳定性差。虽然 HE 可以提供适当的离子电导率，但电极-电解质界面上的一些致命问题大多被忽视。
受果冻制造工艺的启发，中南大学王海燕教授团队提出了一种用于可持续准固态的ZIBs的热可逆水凝胶电解质。由于明胶具有良好的生物相容性、生物可降解性、低成本以及溶胶-凝胶转变的热可逆性，所设计的明胶基水凝胶电解质（GGE）可在溶胶状态下与电极共形接触，并进一步原位固化成稳定的固-固界面。此外，在凝胶化过程中，通过硫酸基团的桥接作用，在GGE中的螺旋明胶链之间形成了均匀的锌离子迁移通道。因此，GGE可在抑制与水有关的副反应的同时实现锌的整体沉积，并提高了活性正极材料的利用率。值得注意的是，电化学循环后形成的锌负极-GGE界面间隙可通过GGE的可逆溶胶-凝胶转变过程反复修复。使用GGE组装的实用盒式电池具有出色的稳定性，显示了22.5 mAh的容量，循环240次后容量保持率为100%。本工作所提出的策略为构建高性能固态或准固态金属离子电池的坚固金属电极-电解质界面提供了新的思路。
本文研究亮点包括：(1) 将硫酸锌溶解在明胶溶液中合成GGE，具有生物可降解性、低成本和溶胶-凝胶转变的可逆性。(2) 利用原位电化学阻抗谱技术，揭示了锌反复溶解过程中界面间隙引起的锌负极失效。(3) 基于明胶的可流动溶胶特性，在锌阳极和GGE之间构建了共形界面。此外，循环后电池中产生的界面间隙可通过简单的热反应进行动态修复，以恢复共形界面。(4) 在0.2 mA cm-2和0.2 mAh cm-2的充放电条件下，使用GGE的对称电池可稳定运行 2080 h。
中南大学化学化工学院的博士生杨泽芳为该论文第一作者，通讯作者为王海燕教授、张旗博士和胡超博士，通讯单位是中南大学。该研究工作得到了国家自然科学基金、湖南省科技计划项目和湖南省自然科学基金的资金支持。Thermally Healable Electrolyte-Electrode Interface for Sustainable Quasi-Solid Zinc-ion BatteriesZefang Yang, Qi Zhang*, Tingqing Wu, Qinke Li, Jiameng Shi, Jinqiu Gan, Shaoe Xiang, Hao Wang, Chao Hu*, Yougen Tang, Haiyan Wang*Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: 10.1002/anie.202317457王海燕，男，1983年生，湖南涟源人，教授，博士生导师，青年长江学者，香江学者，湖南省科技创新领军人才。担任应用化学系副主任，化学电源湖南省重点实验室副主任，中国储能与动力电池及其材料专业委员会副秘书长，湖南省电池行业协会执行秘书长及专委会副主任。获湖南省杰出青年基金，湖湘青年英才，长沙市“3635”战略紧缺高层次人才，中南大学“升华育英”学者，湖南省首届“我最喜爱的青年教师”和第十四届湖南省青年化学化工奖等。2012年博士毕业于中南大学并留校任教，导师陈立泉院士，黄可龙教授。曾获国家公派留学英国University of St. Andrews，合作导师英国皇家科学院院士Peter. G Bruce教授。近几年一直从事能源材料化学和应用电化学的基础研究，目前以第一或通讯作者在Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Energy Environ. Sci., Adv. Mater., Sci. Bull., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Nano Energy, ACS Nano等国内外知名期刊发表论文160余篇，其中入选ESI全球高引论文13篇，热引论文4篇，论文已被他引1万余次，H指数为60。获授权国家发明专利15项，获湖南省自然科学二等奖（2020），重庆市科技进步一等奖（2017）和天津市科技进步三等奖等。目前在钠离子电池，金属空气电池和水系锌离子电池相关领域已相继取得系列创新性进展。研究成果"锌金属能源界面调控基础"入选中南大学2022年首届重大学术进展。入围Research.com中国材料科学领域Top 1000科学家（Ranking #923）。2021年入选国际先进材料协会会士（Fellow of IAAM），2022年获中国化工学会侯德榜化工科学技术青年奖，2023年获全球华人化工学会“未来化工学者”奖。近几年主持或完成包括4项国家自然科学基金，1项省杰青，1项湖南省重点研发计划，1项中南大学创新驱动计划在内的科研项目20余项，横向课题4项。目前，团队博士研究生+硕士研究生+博士后+科研助理45人。近年来，指导学生获得包括团中央“小平科技创新团队”、“微瑞杯”第三届全国大学生化学实验创新设计大赛总决赛一等奖、中国“华为杯”新材料创新设计大赛二等奖、"豪鹏杯"全国第一届化学电源大学生科技竞赛二等奖、全国“创青春”挑战杯创业作品大赛铜奖在内的国家及省部级级竞赛奖励20多次；指导学生获得国家级和校级创新创业项目资助30余项。2021年起担任中国科协“英才计划”导师。https://faculty.csu.edu.cn/wanghaiyanhttps://www.x-mol.com/university/faculty/15191工艺，研发，机理和专利！软包电池方向重磅汇总资料分享！
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