【摘 要】
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水系锌离子电池因其固有的安全性、低成本以及高的容量而受到广泛关注。但是水系电池中由活性水引发的正极活性物质溶解,负极金属锌的腐蚀、钝化、枝晶生长穿刺隔膜等一系列问题难以解决。固体聚合物电解质/凝胶聚合物电解质不含水或者活性水含量低,并且兼具一定的强度和柔韧性,有希望解决水系锌离子电池的上述问题。本文通过一种简单的溶液浇筑法合成了一种以聚丙烯腈（PAN）为聚合物基质,乙酸锌（Zn（OAc）2）为锌源
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水系锌离子电池因其固有的安全性、低成本以及高的容量而受到广泛关注。但是水系电池中由活性水引发的正极活性物质溶解,负极金属锌的腐蚀、钝化、枝晶生长穿刺隔膜等一系列问题难以解决。固体聚合物电解质/凝胶聚合物电解质不含水或者活性水含量低,并且兼具一定的强度和柔韧性,有希望解决水系锌离子电池的上述问题。本文通过一种简单的溶液浇筑法合成了一种以聚丙烯腈（PAN）为聚合物基质,乙酸锌（Zn（OAc）2）为锌源的PAN/Zn（OAc）2聚合物电解质,经过界面润湿后的电解质电导率大幅提高,达到2.2×10-4Scm-1,与未经界面润湿的聚合物电解质相比高了两个数量级,结合实验现象认为,未经表面润湿的电解质表面覆盖有Zn（OAc）2,明显提高了聚合物电解质的界面电阻,经过润湿后可以溶解表面Zn（OAc）2,并提高电极/电解质界面接触。但是由于所得聚合物电解质具有固态聚合物电解质的表现,在空气中易脆断,且其固-固界面接触方式使得电极/电解质界面接触不好,极化电压较大,循环不稳定。鉴于以上问题,将强度较大但易脆的PAN与韧性较好的经紫外光固化的聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）共混,去除溶剂后获得兼具刚度和韧性的PAN-PEGDA/Zn（OAc）2聚合物电解质膜。经过润湿后的PAN-PEGDA/Zn（OAc）2聚合物电解质电导率,达到6.2×10-4Scm-1,接近PAN/Zn（OAc）2电导率的3倍;兼具刚度和柔性的PAN-PEGDA/Zn（OAc）2聚合物电解质使得电极/电解质界面接触良好,显著降低了阻抗;紫外引发聚合PEGDA的加入,使得聚合物电解质的离子迁移数由0.45提高到0.61,玻璃转化温度下降3℃。在PAN-PEGDA/Zn（OAc）2聚合物电解质的作用下,Zn||Zn对称电池稳定循环超过150小时,极化电压明显下降且稳定。以此PAN-PEGDA/Zn（OAc）2聚合物电解质组装了Zn||MnO2全电池,全电池在0.1C(0.03mAcm-2)的倍率下循环200多次,平均库伦效率91.2%。
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