【科研摘要】

透明的電子設備 為顯示技術和虛擬現實帶來了前所未有的可能性。對于這些應用中的一些，將光學透明性與可拉伸性結合起來將是有利的。當然，所有便攜式電子設備都需要一個能量源，該能量源理想地集成為電池形式，因此必須具有相同的物理特性。但是，開發一種電池，其中所有組件（電極，集電器，隔膜 /電解質和包裝）都是透明且可拉伸的，這是非常具有挑戰性的。

最近 ， 蘇黎世聯邦理工（ETH） Markus Niederberger 教授 團隊 介紹了一種透明可拉伸的全鋅離子電池的開發，該電池包括兩個沉積在聚二甲基硅氧烷（PDMS）基板上的電極和聚丙烯酰胺（PAM）水凝膠電解質。 所得的可拉伸電池在沒有和有50％ 應變的情況下在 550nm下分別顯示出72.6％和64.7％的高透射率。在變化高達50％的應變條件下進行120次循環后，電池可提供176.5 mA h g ^-1 的容量。

該電池具有多功能性，將能量存儲與可拉伸性和透明性聯系在一起，使其對于為未來的透明和可拉伸電子設備供電具有吸引力。 相關論文以題為 Design and Fabrication of Transparent and Stretchable Zinc Ion Batteries 發表在《 ACS Appl. Energy Mater. 》上。

【主圖導讀】

圖 1. （a）透明和可拉伸電極的制造過程示意圖，（i）在PDMS模具上噴涂Au NW油墨，（ii）用透明膠帶清潔PDMS模具表面并用O ₂ 等離子體處理 ；（iii）在密閉區域內在PDMS模具上噴涂活性材料，（iv）用透明膠帶和干凈的紙巾清潔PDMS模具表面。（b）用氣刷和熱板噴涂涂層。（c）由Au NW層和活性材料組成的透明可拉伸電極膜的雙層結構。

圖 2. （a）PDMS基板，PDMS + Au NWs，PDMS + Au NWs/α-MnO ₂ 和PDMS + Au NWs/Zn的照片。（b）PDMS基板，（c）PDMS + Au NWs，（d）PDMS + Au NWs/Zn和（e）PDMS + Au NWs/α-MnO ₂ 的SEM圖像以及擴大的區域（插入）。（f）不同樣品的透光率和（g）XRD圖譜。（h）六角形PDMS + Au NWs/Zn圖案的3D地形圖。

圖 3. （a）PAM水凝膠電解質的照片。（b）凍干的PAM水凝膠的SEM圖像，（c）PAM水凝膠，ZnSO ₄ /MnSO ₄ 鹽溶液和PAM水凝膠電解質的ATR-IR光譜。（d）PAM水凝膠電解質的奈奎斯特圖。

圖 4. （a）透明和可拉伸的全細胞制備過程的示意圖。（b）最終的完整電池，（c）機械彎曲，（d）扭曲和（e）拉伸的照片。

圖 5. （a）不銹鋼/電解質/不銹鋼電池中以鋅箔為參比電極的PAM水凝膠電解質的CV曲線，掃描速率為0.2至2.0 V之間的0.2 mV s ^–1 。（b）CV曲線 以1 mV s–1處的鋅陽極（紅線）和α-MnO2陰極（藍線）的角度，其中PAM水凝膠電解質介于兩者之間，并且以鋅箔作為參比電極。（c）完全組裝的透明全電池的透光率和照片（插圖）。（d）透明無應變電池的前五個循環的CV曲線，掃描速度為0.1 mV s ^–1 ，介于1和1.8 V之間。（e）透明無應變電池在1 C電流密度下的循環性能。（f）透明無應變 電池在 1 C，電流密度為1 C時的第1次，第10次，第100次和第120次循環的GCD曲線。

圖 6. （a）透明鋅離子電池在50％應變下的照片。（b）頂部電極在50％應變下的光學顯微鏡圖像。（c）在0–50％應變下整個細胞的透光率。（d）透明電池在0–50％應變下的GCD分布圖，并在1 C的電流密度下釋放到初始狀態。（e）透明電池在0–50％應變下在120循環下的循環性能 電流密度為1C。（f）透明鋅離子電池在0–50％應變下的奈奎斯特圖。

參考文獻 ： doi.org/10.1021/acsaem.1c00958

版權聲明 ：「 高分子材料科學 」公眾號旨在分享學習交流高分子聚合物材料學等領域的研究進展。上述僅代表作者個人觀點。如有侵權或引文不當請聯系作者修正。商業轉載或投稿請后臺聯系編輯。感謝各位關注！

【往期回顧】

《J. Mater. Chem. A》武大段博/川大傅強：拉伸誘導取向，高強度和導熱的纖維素/氮化硼薄膜水凝膠

《大分子》浙大吳子良/鄭強/杜淼，華工孫桃林：氫鍵締合介導的韌性超分子水凝膠的動力學和粘彈性

南開大學孫平川《ACS Macro Letters》生物啟發的聚氨酯，具有帶有協同動態鍵的多功能嵌段模塊