10月4日消息，郑州大学、中国科学院和北京理工大学等团队在《Advanced Materials》发表纯水系锌锂混合电池研究，提出通过水凝胶电解质限制水分子活性，以突破纯水系锌电池通常低于2.0伏的电压限制。研究人员在聚丙烯酰胺—羟丙基丙烯酸酯共聚物水凝胶中，利用强阳离子—水配位、TFSI−诱导的水分离以及聚合物网络中的广泛氢键，抑制水的电化学分解。

该策略把水的析氧电位提高到相对Zn/Zn²⁺的2.85伏，远高于约1.58伏的理论值。论文认为，水活性受到抑制后，电解质可以承受更高的充电电压，从而为提高纯水系锌电池的放电平台创造条件。此前，已报道的高电压水系锌电池通常工作在2.0伏以下，水分子的电化学稳定性一直是进一步升压的主要限制。

在器件验证中，研究团队将该水凝胶电解质与锂镍锰氧化物正极结合，构建2.8伏级纯水系锌锂混合电池。该电池实现2.35伏的平均工作电压和放电平台，论文称这一数值高于此前报道的纯水系锌电池。除了电化学表现，电池还具有机械稳健性，并直接驱动了无线传感监测系统，用于动态压力、手指运动、肌肉活动、语音和全身运动等信号。

从技术路线看，该研究没有通过更换为有机电解液来解决电压问题，而是围绕水分子在聚合物网络中的状态进行调控。这样做保留了水系电池在安全性和可穿戴设备适配方面的潜在优势，但论文披露的结果仍属于实验室研究，尚不能等同于商业电池的长期循环、规模化制造或实际成本表现。 （来源：Zhengzhou University）