锌离子电池（ZIBs）在宽温度范围内的可逆性及长期循环稳定性研究仍较为有限。凝胶电解质面临的一大挑战是确保其在不同条件下与锌金属负极的界面稳定性。
在此，南方科技大学曾林，清华大学深圳国际研究生院周光敏，伦敦大学学院何冠杰等人介绍了一种多组分凝胶电解质，有效解决了锌负极在高电流密度和宽温度范围下的界面稳定性挑战。
该种先进的电解质是通过在聚酰亚胺纤维网络中聚合聚(VDF-TrFE-CTFE)合成的，能够实现无氢且无枝晶的锌沉积/剥离，在1 mA cm⁻²下可稳定运行4350小时，甚至在−60至60°C的温度范围内也能稳定运行超过1500小时，并且能够承受20 mA cm⁻²的操作。
富氟组分促进了自适应的双层固体电解质界面（SEI）的形成，该界面由超薄非晶外层和无机/有机内层（ZnF₂–ZnS–ZnO–ZnCO₃）组成，协同抑制副反应并通过压电效应引导均匀的锌沉积。因此，与碘正极配对的全固态锌离子电池（ZIBs）表现出优异的循环稳定性：在5 A g⁻¹下可循环36,500次（30°C），在−30°C下可循环1500次，为极端条件下的性能设定了标杆。
图1. 锌沉积示意图
总之，该工作开发了一种创新型多组分固态复合电解质，旨在解决与锌（Zn）阳极相关的界面稳定性问题，特别是在高电流密度和宽温度范围内。通过采用聚（偏二氟乙烯-三氟乙烯-氯三氟乙烯）的原位聚合策略，并将基于离子液体的锌盐融入具有韧性的聚酰亚胺纤维网络中，
基于此，该电解质在1 mA cm⁻²的电流密度下可稳定运行超过4350小时。此外，锌对称电池表现出优异的循环稳定性，在-60至60 °C的温度范围内可保持稳健性能超过1500小时。此外，全固态锌-碘（Zn–I₂）电池表现出卓越的循环稳定性，在30 °C下以5 A g⁻¹的高倍率实现了惊人的36500次循环，即使在-30 °C的恶劣条件下仍能保持1500次循环的稳健性能。因此，该工作凸显了压电聚合物电解质在水系锌离子电池实际应用中的巨大潜力。
图2. 电池性能
Robust Piezoelectric-Derived Bilayer Solid Electrolyte Interphase for Zn Anodes Operating from −60 to 60 °C, ACS Nano 2025 DOI: 10.1021/acsnano.5c00178
曾林 南方科技大学机械与能源工程系副教授，博士生导师，深圳市海外高层次人才，深圳市先进储能重点实验室（筹建）副主任，主要从事燃料电池、电解制氢以及电化学储能材料与器件的研发，基于电解液/电极界面与电化学反应相耦合的物质传递规律研究，探索了物质协同传输的机理，显著提高了电化学储能器件的性能，在Energy & Environmental Science、Advanced Energy Materials、Advanced Materials、Nature Communications等期刊发表SCI论文150余篇，其中一作/通讯论文120余篇，论文总引用9000余次，H因子49。