柔性鋅金屬電池是未來儲能裝置最有前途的候選材料之一，然而目前水凝膠電解質的低離子電導率和低機械強度阻礙了它們的性能。
在此，北京航空航天大學Bin Li通過在聚乙烯醇網絡中加入α-螺旋蛋白質（α-HP，從羊毛中提取）分子，開發了一種超彈性水凝膠電解質（α-HP/PVA）。
文章要點
1）由于獨特的α-螺旋結構和豐富的功能基團，所獲得的超彈性水凝膠電解質表現出高斷裂強度（4.97 MPa）和高伸長率（~600%）。在α-HP/PVA中，Zn2+與α-螺旋蛋白質中的N、O競爭配位，從而提供低的傳輸能壘和短的傳輸距離，實現93.8 mS cm-1的超高離子電導率。
2）此外，α-HP/PVA可以避免陽極鈍化和腐蝕，以保持陽極活性并引導無枝晶沉積。因此，Zn|α-HP/PVA|Zn對稱電池實現了超過5300小時的長循環壽命，并且具有α-HP/PVA電解質和NaV3O8-1.5H2O正極的全電池在1 A g-1下經過800次循環后表現出~96%的高容量保持率。
這項利用獨特螺旋結構推進離子傳輸的研究為促進鋅金屬電池的應用提供了一種新方法。
參考文獻
Xiaoyun Xu, et al, Superelastic hydrogel electrolyte incorporating helical protein molecules as zinc ion transport pathways to enhance cycling stability of zinc metal batteries, Energy Environ. Sci., 2024
DOI: 10.1039/D4EE02510E
