雖然已經有很多可拉伸超級電容器和可拉伸電池的報道，制備超長拉伸鋅-空氣電池依然是一個很大的挑戰。這主要是目前報道的水凝膠本身不具備超長拉伸性能（例如：PVA基電解質）或者在強堿條件下（6 M KOH），拉伸性能大幅度下降或者消失（例如：PAA, PAM等電解質）。目前報道的可拉伸鋅-空氣電池，使用PVA基電解質，其拉伸長度小于100%。

香港城市大學支春義教授課題組馬龍濤等合成了聚丙烯酸鈉/纖維素雙網絡結構水凝膠。其在6 M KOH 強堿條件下依然具有~1200 % 可拉伸性能。基于耐堿，可拉伸聚丙烯酸鈉/纖維素雙網絡結構水凝膠，我們制備了800 %平面結構和500 % 纖維結構鋅空氣電池。

目前報道的水凝膠要么不具備很好的拉伸性能，要么雖然本身具有很好的拉伸性能，但在強堿條件下其拉伸性能破壞。我們使用的大部分電池，例如：鋅-空氣電池、鎳-鋅電池、鋅-錳電池、鋅-鈷電池等都使用強堿性電解質。目前這些電池基本都是在液態條件下 (6 M KOH) 或者PVA 基電解質中工作。由于液態電解液電池本身不具有可穿戴特性，很難用于可穿戴電子器件。PVA 基電解質可以包含的KOH 濃度通常小于 2 M，使得電池的輸出功率較小。并且，PVA 電解質可拉伸性小于100 %，其很難在可穿戴器件中廣泛使用。

雙網絡結構水凝膠包含基體和增強體。如果基體和增強體都具備耐堿性能以及通過基體與增強體的交聯作用大幅提升水凝膠的拉伸性能，我們就可以制備耐堿、可拉伸水凝膠。2018年我們課題組開發了聚丙烯酸鈉水凝膠，具有很好的耐堿和保水性能，將其用于鎳鈷-鋅電池和鋅-空氣電池，均表現出較好的電化學性能和很好的穩定性 (Adv. Energy Mater.,DOI:10.1002/aenm.201802288)。纖維素本身具有很好的耐堿性能，并且可以增強水凝膠的拉伸性能。因此，在本工作中，我們將纖維素引入到聚丙烯酸鈉水凝膠中，制備了聚丙烯酸鈉/纖維素雙網絡結構水凝膠，其在6 M KOH強堿條件下具有~1200 %  的拉伸性能。我們將其用于鋅-空氣電池，平面鋅-空氣電池在800 % 拉伸條件下功率密度達 210.5 mW×cm^-2.

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通訊作者：支春義副教授

香港城市大學材料科學及工程學系副教授。2004年在中科院物理所獲得博士學位，期間從事BCN納米結構的性能研究。隨后到日本國立材料研究所（NIMS）從事研究工作，歷任博士后研究員、ICYS研究員和主任研究員，2012年加入香港城市大學。支春義教授的研究領域包括高性能水系電池、可穿戴儲能器件等。迄今發表超過230篇學術論文，他引次數超過13000次，h指數為64，專利授權70余項。支春義教授是Green Energy & Environment和Journal of Semiconductors的編委成員， Frontiers in Materials的Energy Material Section副主編。獲得過北京市自然科學一等獎，NML研究者獎，香港城市大學青年研究突出獎，優秀學生導師獎及校長獎。