Elektrolit Hidrogel Berkelanjutan yang Terinspirasi dari Tulang untuk Baterai Logam Zn

Abstrak
Hidrogel merupakan elektrolit yang menjanjikan untuk digunakan dalam baterai logam Zn berbasis air (AZMB). Akan tetapi, masalah yang terkait dengan anoda Zn tidak dapat dihilangkan dengan menggunakan elektrolit hidrogel saat ini, dan keberlanjutannya yang buruk juga telah diabaikan. Kami telah mengembangkan elektrolit hidrogel yang terinspirasi dari tulang (Zn-HA-Gel) yang terdiri dari nanofiber hidroksiapatit (Zn-HA) yang didoping Zn dan matriks gelatin yang berasal dari tulang hewan. Struktur seperti tulang dan interaksi molekuler yang kuat dalam komponen yang dapat terurai secara hayati, dapat didaur ulang, dan biokompatibel memberikan Zn-HA-Gel keberlanjutan, retensi air, dan sifat mekanis yang sangat baik, yang memecahkan masalah yang saat ini terkait dengan anoda Zn. Selain itu, konduktor superionik Zn-HA menunjukkan konduktivitas ionik intrinsik yang sangat tinggi dan proses desolvasi Zn2+ yang dipercepat. Saluran ganda untuk pengangkutan Zn2+ dalam Zn-HA-Gel menghasilkan konduktivitas ionik yang tinggi (32,5 mS cm-1) dan angka pemindahan (0,80), yang memfasilitasi pelapisan/pelepasan Zn yang seragam dan stabilitas kerja yang tahan lama. Hasilnya, Zn-HA-Gel memastikan kinerja siklus yang sangat stabil dengan kapasitas kumulatif 5 Ah cm-2 pada 5 mA cm-2/5 mAh cm-2 untuk sel Zn/Zn, dan kinerja siklus yang unggul dengan retensi kapasitas 82,4% setelah 2000 siklus untuk sel penuh, melampaui kemampuan elektrolit hidrogel saat ini, dan memiliki aplikasi potensial dalam perangkat penyimpanan energi yang berkelanjutan dan fungsional.