中国科学院上海硅酸盐研究所的研究人员提出了一种新型的“水包离子凝胶”水性聚合物电解质，该电解质可实现高操作电池电压、高H2O含量和低盐浓度以实现低温操作.该研究发表在CellReportsPhysicalScience上。

电动汽车和柔性电子产品正处于蓬勃发展的新时期，迫切需要一种安全、高能和可持续的电池，这种电池可以被撞击、弯曲甚至浸泡在水中或在零度以下的温度下工作，同时保持电化学性能。

在各种储能技术中，具有不可燃水系电解质的水系可充电钠离子电池因其固有的安全性、无毒和低成本而引起了人们对储能系统的浓厚兴趣。

传统的“盐包水”电解质具有高浓度的氟化盐和分子拥挤的水性电解质，通过将水分子限制在拥挤的聚乙二醇(PEG)网络中，由于其在低温下盐析，低温性能较差、高凝固点和电解质-电极界面界面层的缓慢电荷传输动力学。

在这项研究中，共聚PEG衍生的聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯(PEGMA)和双酚A乙氧基化二甲基丙烯酸酯(BEMA)中的水形成交联凝胶，从而通过改变氢键生成防冻固体电解质。

此外，在PEGMA-BEMA体系中引入了典型的电解质添加剂氟代碳酸亚乙酯，形成OH…F键，削弱水溶液中的H键网络，从而降低凝固点，构建固体电解质界面，在低温下进行离子扩散。温度。

研究人员表示，由锰基阴极和硬碳阳极组成的聚合物水性钠离子全电池可以提供高能量密度。

更重要的是，这种环保的水性聚合物电池可以自由密封，成为一种超薄、轻质的电池，并且在弯曲、切割、浸水或着火等恶劣条件下也能正常工作。

这是实现用于低温操作的高压水性电解质的首次尝试。

未来，研究人员将致力于改善离子凝胶电解质中水的电压窗口和传输特性，以实现在零下温度或水中运行良好的低成本、可持续的能量存储。