便携式/可穿戴电子产品的快速增长需求刺激了对可折叠和高安全性电池电解质的深入研究。在各种储能技术中，水系锌离子电池(AZIB)具有锌资源丰度高、成本低、无毒等优点，有望成为最有前途的后锂电池之一。然而，AZIB通常会出现锌枝晶、寄生析氢反应(HER)、电解质泄漏等问题，严重限制了AZIB的进一步应用。利用聚合物凝胶电解质(PGEs)或聚合物单离子导体(SIC)是解决上述问题的有效策略。其中，PGEs具有不流动、稳定性/安全性高的特点，在ZIBs中具有很大的应用前景。然而，其低保水能力、Zn²⁺转移数和离子电导率降低了PGE基ZIBs的长期稳定性。聚合物上带负电的阳离子受体具有高度的局域性，容易与Zn²⁺形成紧密的离子对。Zn²⁺离子通常解离有限，导致SIC基ZIBs的离子电导率较低。因此，单纯的PGEs和SIC不能同时解决上述问题。本研究设计并合成了一种高质量的准固体单Zn²⁺导体，将PGE与SIC相结合，使两者优势相辅相成，解决了上述问题。

【本文要点】

  要点一：通过COFs快速光固化电解质

  电解液的快速制备是ZIBs商业化的必要前提。该文章使用TCOF-S光催化剂产生自由基，触发丙烯酰胺在COFs的孔道中快速原位光固化，在锌箔表面形成凝胶电解质。这为准固态ZIBs的未来商业化提供了一种可能的解决方案。

  要点二：Zn²⁺单离子导体电解质

  TCOF-S与各种可定制的功能模块具有良好的亲和力，并且磺酸(-SO₃^-)基团可以很容易地作为阳离子受体固定在框架上，使TCOF-S成为SIC。聚丙烯酰胺链的溶剂化作用很好地解决了静电电位的副作用，使Zn²⁺更容易与-SO₃^-基团解耦并形成Zn²⁺阶梯。这种微环境的变化激活了Zn²⁺的定向高速运动。室温下Zn²⁺电导率达到27.2 mS/cm， Zn²⁺电导率达到0.89。

  要点三：Zn²⁺均匀界面沉积

  高稳定性和低成本是绿色能源创新的关键。由于锌离子电池较低成本，只要解决其不稳定性问题，ZIB被认为是最有前途的储能技术之一。该文章设计的TCOF-S凝胶电解质中，TCOF-S提供了纳米级的缓冲通道，使Zn²⁺均匀沉积/剥离，并与锌箔友好接触，以抑制枝晶的产生，从而使沉积电位仅为39 mV。TCOF-S、聚丙烯酰胺和水之间的氢键也增强了电解质的力学性能和保水性，减少了HER副反应，确保实现高稳定性的ZIB。

  要点四：柔性的高性能水系锌离子全电池

  本文将PGE与SIC相结合，使两者优势相辅相成。结果表明，基于TCOF-S-Gel的Zn-MnO₂全电池具有较高的比容量(248 mAh/g)、较长的循环寿命(1400次循环)、最低的极化电压(244 mV)和氧化还原电位差(305 mV)。本研究为开发一类新型PGE-SIC电解质提供了一种新方法，该电解质可广泛用于柔性高性能准固态ZIBs的大规模制造。

  文章链接：Rapidly Synthesized Single-Ion Conductive Hydrogel Electrolyte for High-Performance Quasi-Solid-State Zinc-ion Batteries

  第一作者：邱天宇，王同辉

  通讯作者：李英奇*，郎兴友*，谭华桥*

  单位：东北师范大学，吉林大学

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202312020

【通讯作者简介】

  谭华桥教授简介：东北师范大学化学学院教授，博士生导师，吉林省分析测试技术学会常务理事，Chinese Chemical Letters青年编委，主要从事有关多酸、无机微纳米材料的设计合成及催化性能研究。目前，已在Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., ACS Energy Lett., ACS Catal.等国际著名杂志以第一或通讯作者发表SCI研究论文80余篇，文章他引6000余次，h因子41。主持国家自然科学基金面上项目、青年基金、吉林省科技厅项目、东北师范大学青年拔尖人才项目等。申请国家专利6项，曾荣获教育部高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖二等奖，吉林省杰青、Stanford University全球前2%顶尖科学家“2021年度科学影响力排行榜”，2019年香江学者，2018，2019年连续两年荣获英国皇家化学会能源与可持续领域杂志Top 1%高被引中国作者，2018年东北师范大学青年拔尖人才和“仿吾计划”青苗人才，2014年吉林省优秀博士学位论文等。

  李英奇副教授简介：东北师范大学化学学院副教授，硕士生导师。浙江大学材化学院本科，吉林大学材料学院博士，师从蒋青教授、郎兴友教授和李建忱教授。一直致力于基于微结构调控的纳米金属氧化物的合成及其在电容器以及新型离子电池中的应用。以第一作者或通讯作者身份在Nature Communications、Angewandte Chemie International Edition、Energy & Environmental Science、Advanced Functional Materials、Energy Storage Materials等高水平国际学术期刊发表论文20余篇，其中高被引论文1篇。获得国家授权发明专利3项。作为项目负责人主持国家自然科学基金面上项目 1 项，主持吉林省科技厅面上项目 1 项。

  郎兴友教授简介：汽车材料教育部重点实验室和吉林大学材料科学与工程学院“唐敖庆学者”卓越教授(A岗)、博士生导师，国家2万人计划2科技创新领军人才、科技部“创新人才推进计划”中青年科技创新领军人才、国家2万人计划2青年拔尖人才、教育部2长江学者奖励计划2青年学者、国家自然科学基金委优秀青年基金获得者、教育部新世纪优秀人才。2002和2007年分别获吉林大学学士和博士学位。2007-2009年间受日本学术振兴会博士后奖学金资助于日本东北大学金属材料研究所进行合作研究，任外国人特别研究员(JSPS博士后)，2009-2011年先后受聘于日本东北大学原子分子材料科学高等研究机构任研究助理和助理教授。2011年7月回吉林大学任教。目前任国际学术期刊Current Nanoscience编委/顾问编委、中国材料研究学会多孔材料分会常务理事、中国机械工程学会材料分会理事、中国汽车工程学会汽车材料分会理事。主要从事介观材料表/界面科学、相变热/动力学和新能源材料及器件应用基础研究工作。近年来，主要围绕新能源材料及其器件中能量存储与转化热/动力学、微纳米结构设计与精准制备、服役性能优化所面临的关键科学问题开展研究工作，在Nature Nanotechnol., Nature Commun.（5篇）等国际著名学术期刊上发表论文100余篇，受邀撰写外文书章节2章。SCI他引6200余次，单篇最高他引1600余次。获授权美国和日本专利各1件、中国国家发明专利4件。

【第一作者介绍】

  邱天宇博士简介：东北师范大学化学学院在读博士生。师从谭华桥教授、李英奇副教授和李阳光教授。致力于功能化共价有机框架的合成及其在光催化及新型离子电池中的应用。以第一作者或共同一作身份在Angewandte Chemie、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials、ACS Catalysis、Chemical Engineering Journal等高水平国际学术期刊发表论文16篇，h因子7，国家授权发明专利1项。

  王同辉教授简介：吉林大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，国家级青年人才。2014年于吉林大学获得博士学位；其后分别在阿卜杜拉国王科技大学、佐治亚理工学院、亚利桑那大学从事博后研究工作；2022年3月入职吉林大学。长期从事有机光伏领域的理论研究工作，发展了紧密结合长程修正密度泛函理论和全原子分子动力学的方法。利用该方法阐明了代表性聚合物/富勒烯、全聚合物、聚合物/非富勒烯小分子体系分子结构、局部形貌、电子性质关系，并在分子尺度揭示了器件性能的变化机制，克服了实验上表征活性层局部形貌的挑战，为增强材料设计能力获得高性能材料提供了理论基础。相关工作以第一/共同第一作者发表在Matter、Nature Communications、AEM、AFM、JACS等期刊上。