准固态水系锌离子电池在沉积/剥离过程中会出现锌枝晶生长问题，阻碍了其商业应用。高模量电解质抑制锌枝晶的效果已得到证实。然而，水凝胶电解质因其固有的高含水量而难以实现高模量。
在此，南京大学李承辉、金钟，南京林业大学罗艳龙等人报告了一种具有超高模量的水凝胶电解质，其可通过机械效应克服锌枝晶的生长应力。
作者通过将湿退火、溶剂交换和盐析过程结合起来，并对疏水域和结晶域进行调整，得到了一种具有高含水量（≈70%）、高模量（198.5 MPa）、高韧性（274.3 MJ m-3）和高锌离子电导率（28.9 mS cm-1）的水凝胶电解质，其性能明显优于之前报道的聚乙烯醇基水凝胶。
基于此，该水凝胶电解质表现出优异的枝晶抑制效果，并在Zn||Zn对称电池中实现稳定的性能（1 mA cm−2时循环寿命达1800 h）。此外，Zn||V2O5软包电池显示出优异的循环性能，即使在大弯曲角度（180°）和汽车碾压等极端条件下也能稳定运行。
图1. 水凝胶电解质的半电池性能
总之，该工作通过结合湿法退火、溶剂置换和盐析三种工艺方法以及调节疏水域和结晶域，获得了具有高含水量（~ 70%）、高模量（198.5 MPa）、高韧性（274.3 MJ/m3）和高离子电导率（28.9 mS/cm）的水凝胶电解质，其性能明显优于先前报道的聚乙烯醇（PVA）基水凝胶。此外，氰基配体构建的锌离子快速迁移通道显著改善了电解质的电化学性能。因此，该工作利用相分离策略避免了离子电导率和机械强度之间的矛盾，突破了以往水凝胶电解质设计策略的局限性。
图2. 全电池性能
An Ultrahigh-Modulus Hydrogel Electrolyte for Dendrite-Free Zinc Ion Batteries,Advanced Materials2024 DOI: 10.1002/adma.202413268
