自发自愈性合、全向本征可拉伸性的全低共熔凝胶软电池

　　传统能源存储器件由于受到材料本身固有刚性的限制和制造工艺的可行性要求，通常具有有限的可拉伸性，在反复弯曲、拉伸和电化学循环过程中，容易发生机械损伤从而降低电化学性能。对此，全电池水平的自愈性对于恢复其机械完整性和电化学功能尤为重要。尽管自愈可拉伸材料的研究取得了显著进展，但使电池每一组分都具有本征的自愈性、优异的可拉伸性和合适的机械强度，同时又保持多组分之间有效的电荷传输和优异的界面粘附性，仍是一项极具挑战性的工作。

　　近期，河南工业大学李晶晶博士与郑州轻工业大学刘春森教授共同合作，提出了一种全组分低共熔凝胶的材料设计和器件组装策略，通过低共熔凝胶电解质、正极、负极和基底的自键合相互作用制备了首例全低共熔凝胶软电池 （AESB）。该电池具有优异的全向本征拉伸性 （》1000%面积应变）、全电池自发自愈性以及高低温耐受性 （–20 ~ 60 °C）。在不需要任何外界刺激的情况下，AESB可以在全电池水平上有效地恢复其力学和电化学性能，并能够实时自修复灾难性的机械损伤。同时，AESB具有优异的用户可定制性，可根据需求构筑任意形状的三维电池，为未来可穿戴技术和嵌入式能源技术的发展提供了良好的材料平台。

　　

　　图1. 全低共熔凝胶软电池的设计构筑。

　　

　　图2. 全低共熔凝胶软电池的力学和电化学性能。

　　

　　图3. 全低共熔凝胶软电池的机械和电化学自愈性以及用户自定制性。

　　这一成果近期发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是谷超男博士和王梦珂同学。

　　相关研究得到了国家基金委（22072138，U190425， 21802033）以及河南省教育厅（20IRTSTHN003）的资助。

　　审核编辑 ：李倩