随着数字社会的进一步发展，对高能量密度和高输出功率的储能设备需求越来越高，可充电锌离子电池（ZIBs) 由于成本低，理论容量大（820 mAh g -1），绿色环保受到了越来越多的关注，而其在充放电也会面临温度快速上升而导致局部温度过高，使得电池性能不可逆的下降，甚至存在安全隐患。因此，开发具有可逆热响应能力的自我保护的ZIBs具有重要意义。

南洋理工大学范红金教授及武汉大学研究员团队合作设计了基于一种智能吸湿水凝胶电解质的锌离子电池。

其负极采用泡沫镍，正极为MnO2/碳布纤维，水凝胶电解质为ZnCl2溶液浸泡过的聚丙烯酰胺（PAAm）

由于ZnCl₂溶液的饱和蒸气压随温度变化很大，所以温度会影响水凝胶的含水量从而导致离子传输受到影响。其工作原理为电池受到热冲击时，电解质水分通过多孔电极自发蒸发，缓解局部高温且离子传输逐渐受到限制，直至完全切断，实现自我保护；当电池冷却，水凝胶会自发从周围空气吸收水分并恢复初始状态。

实验浸泡的5.5M ZnCl₂溶液和室内环境（25℃，70RH）的水分压相近，所以该水凝胶在室内环境下很容易保持平衡，但温度升高，这种平衡很容易打破，水的减少扩散系数接着降低，抑制离子在阳极和阴极之间的迁移。而冷却后又可完全恢复表现出良好的可逆性。该Zn-PAAm水凝胶电解质的Zn / MnO 2电池在室温下500个循环内几乎没有出现容量下降

该文章提出了一种利用智能吸湿水凝胶电解质对锌离子电池进行热自我保护的有效策略。

水凝胶中可逆的水分蒸发和吸收与温度的升降密切相关，从而调节水凝胶中离子的迁移速率。该具有吸湿性的水凝胶型锌离子电池具有明显的热响应能力，能在高温下实现高效的自我保护。

原文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202002898

（杨凡）