전천후 아연 이온 배터리용 신축성 하이드로젤 전해질

수계 아연 이온 배터리(AZIB)는 본질적인 안전성과 환경 친화성 덕분에 차세대 에너지 저장 장치로 주목받고 있습니다. 그러나 기존 수계 전해질에서 활성 물 분자로 인해 발생하는 부반응은 전기화학적 성능과 사이클 안정성을 심각하게 저하시킵니다. 이 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 이중 기능 물 조절이 가능한 신축성, 접착성, 동결 방지 하이드로젤 전해질을 개발했습니다. 연구팀은 아세트산 음이온(Ac-)과 폴리아크릴아미드(PAM) 사슬의 친수성 아미드(-CONH2) 그룹이 물 활성도를 시너지 효과로 조절하는 원팟 라디칼 중합 전략을 통해 하이드로젤 전해질을 합성했습니다. 이 설계는 물의 고유한 수소 결합 네트워크를 방해하고 계면 부반응을 억제하여, -20°C에서 100°C에 이르는 넓은 온도 범위에서 AZIB의 안정적인 작동을 가능하게 합니다. PAM-ZnK4Ac 하이드로젤 전해질을 사용한 Zn||Cu 셀은 500 사이클 동안 평균 99.7%의 쿨롱 효율을 달성하며 뛰어난 가역성을 보였습니다. 또한, Zn||폴리아닐린(PANI) 셀은 -20°C에서 1100 사이클 후에도 81.4%의 용량을 유지했으며, 100°C까지 효과적으로 작동했습니다. 이 연구는 하이드로젤 전해질을 제조하는 간단하면서도 효과적인 전략을 제시하며, 극한 환경 에너지 저장 및 유연 전자 장치 분야에서 전천후 AZIB의 발전에 기여합니다.