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近来，为软电子应用设计和研究了许多水凝胶系统，因为与由液体电解质和隔膜组成的电池相比，水凝胶系统具有某些优势。在界面处引入水凝胶，通过保持电极-电解质界面的完整性和持久的机械耐久性，在保持足够离子导电性的同时，极大地提高了负极的性能。此外，不易燃和安全的电解质系统被认为是下一代可充电池的主要问题之一，基于水凝胶的水系电解质系统能够解决这些问题。然而，在基于水凝胶的系统中，离子传输在一定程度上受到损害，与基于液体电解质的系统相比，基于水凝胶的电池的输出电压更低。当水凝胶系统作为水下应用的柔性可充电池中的固态电解质时，水凝胶组合物需要在非常高的水含量（≥90%）下具有兆帕级拉伸强度和模量值。水凝胶体系的超高含水量可以模拟充放电过程中液体电解质介质的扩散率和离子输运速率。此外，在应力下保持结构完整性的柔性和足够的模量是用作无支撑层电解质和在高静水压力条件下有效运行的必要特性。然而，众所周知，水凝胶的机械性能会随着含水量的增加而显著降低，当水凝胶系统的含水量≥90 wt%时，要达到以兆帕级拉伸强度和模量是一项艰巨的任务。已知基于双交联（离子和共价）的互穿聚合物系统（IPS）具有较高的含水量和较低的拉伸性能。因此，利用互穿网络体系的补充网络（SNIPSy）方法来改善IPS的拉伸性能，可同时保持含水量。
鉴于此，印度拉吉夫甘地石油技术学院Umaprasana Ojha利用SNIPSy方法合成了一系列水凝胶组合物，并研究了其相对含水量的机械性能。此外，为展示所开发的水凝胶系统作为固态电解质的功效，制作并研究了锌/锂离子电池作为概念验证。
文章亮点：1、开发的离子水凝胶在含水量高达96%时，拉伸强度和杨氏模量分别高达2和1.67 Mpa。2、采用锌离子和锂离子浸泡的水凝胶作为固态电解质，可以制造出具有成本效益、耐用及柔性的可充电池。这些电池在浸入水中、变形、暴露于火焰、置于高负荷下以及在低温条件下运行时，容量损失最小，表明其在水下应用的可行性。
图1 制备工艺
图2 应用展示原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202100251
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