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?支春義AM：實(shí)現(xiàn)14500次循環(huán)鋅/鉀混合電池的完全活化和相變

鐵氰酸鹽被認(rèn)為是鋅和鋅混合電池的優(yōu)良正極材料，特別是普魯士藍(lán)類(lèi)似物(PBA)。然而，PBA的發(fā)展受到容量小(<70mAhg^-1)和壽命短(<1000個(gè)循環(huán)) 的阻礙。

在此，香港城市大學(xué)支春義教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)富含OH的水凝膠電解質(zhì)實(shí)現(xiàn)了完全活化、相轉(zhuǎn)變Kfemnhcf用于Zn/K混合電池，并實(shí)現(xiàn)了14500次穩(wěn)定循環(huán)。首先，該工作采用聚丙烯酰胺@D(+)-葡萄糖一水合物(PAM@DM)制備了富含羥基的水凝膠，由于含有大量-OH官能團(tuán)的DM的存在使其親水性增強(qiáng)。

此外，將乙二醇(EG)與溶液電解液(1M KSO₃CF³⁺1M Zn(SO₃CF₃)₂)混合，制備了PAM@DM水凝膠電解質(zhì)(EG PAM@DM)。PAM@DM非常適合用于組裝的ZKHBs水溶液，表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。

圖1. 活化C-配位鐵和相變Kfemnhcf

具體而言，該工作以PBA為正極，采用低成本、富含羥基的水凝膠電解液和擴(kuò)展的電化學(xué)ESW組裝水系鋅鉀混合電池。電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能：14500次超長(zhǎng)壽命，在2.66Ag^-1倍率下的高比容量約100mAhg^-1，大的面積容量約1.8mAhcm^-2，高放電平臺(tái)1.7V-1.9V。

這些結(jié)果歸因于富OH水凝膠電解液的三個(gè)特性：(1)基于水凝膠電解液的擴(kuò)展ESWs；(2) Kfemnhcf在富含OH的水凝膠電解液中完全相變，保持了穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)；(3)水凝膠電解液的粘附性強(qiáng)，抑制了正極材料的脫落/溶解，富含-OH基團(tuán)使金屬離子容易去溶劑化，導(dǎo)致高度可逆的嵌入/脫嵌。因此，該工作開(kāi)發(fā)的低成本水凝膠電解質(zhì)充分促進(jìn)了PBAS的活性中心，并增強(qiáng)了離子在PBAS中的解溶和擴(kuò)散，以實(shí)現(xiàn)高容量、高穩(wěn)定的電壓平臺(tái)和卓越的循環(huán)性。

圖2. 電化學(xué)性能

Completely Activated and Phase-Transformed Kfemnhcf for Zn/K Hybrid Batteries with 14500 Cycles by an OH-rich Hydrogel Electrolyte, Advance Materials DOI:10.1002/adma.202304878?

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