高能量密度二次电池的发展正引起相当大的科学关注，因为电动汽车的需求不断增长，无人机等新型移动车辆的出现，以及随着物联网(IoT)时代的到来，柔性和可穿戴设备的激增。

近日，日本国家材料科学研究所Kei Nishikawa，Ryota Tamate通过利用浓电解液中聚合物间的氢键相互作用，制备了极坚韧、可伸展的凝胶电解质。

文章要点

1）分子动力学模拟和光谱分析证实，由于缺乏阻碍聚合物间氢键的自由溶剂分子，在浓缩液中形成了比在典型浓度的电解液中更强的聚合物间氢键。这使得基于浓缩电解质的氢键凝胶电解质表现出优异的机械性能。

2）优化的氢键凝胶电解质-MMN-35-[Li(G4)][FSI]-表现出超过16MJ m⁻³的极高机械韧性，可与最先进的韧性水凝胶和离子凝胶相媲美。将优化后的氢键凝胶电解质用作锂金属阳极的人工保护层，提高了锂/锂对称电池的循环性能。

3）X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)表征表明，即使在循环后，金属锂表面仍存在光滑的保护性凝胶层，说明坚韧、可拉伸的凝胶电解液可以抑制不均匀的锂沉积。最后，在锂金属负极上应用氢键凝胶-电解液保护涂层，显著提高了锂离子电池的循环性能。

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Ryota Tamate, et al, Extremely Tough, Stretchable Gel Electrolytes with Strong Interpolymer Hydrogen Bonding Prepared Using Concentrated Electrolytes to Stabilize Lithium-Metal Anodes, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202211679

https://doi.org/10.1002/adma.202211679