刘瑞平教授、Lei Zhang（教授） AFM综述：面向大规模应用的水系锌电池凝胶聚合物电解质

第一作者：戚瑞宇、汤文皞

通讯作者：刘瑞平，Lei Zhang

单位：中国矿业大学（北京），美国阿拉斯加大学费尔班克斯分校

水系锌电池具有高能量密度、高安全性和低成本等优点，是“后锂”时代储能设备的理想选择。电解液在锌电池中起着导电和分离正负极的重要作用。然而，锌枝晶的生长、腐蚀、副产物的形成、氢的析出和泄漏以及水电解质的蒸发等问题影响了电池的商业化。此外，广泛使用的水性电解质导致电池尺寸过大，不利于新兴的智能设备。凝胶聚合物电解质 （ GPEs ）的固有特性可以解决上述问题。为了促进GPE基锌电池的广泛应用，本文首先介绍了GPE基锌电池的工作原理和目前存在的问题，并总结了GPE基锌电池相对于水性电解质的优点。随后，讨论了GPE面临的一系列挑战和相应的解决策略，最后对GPE的未来发展进行了展望。

近日，来自中国矿业大学（北京）的刘瑞平教授与美国阿拉斯加大学费尔班克斯分校 的Lei Zhang教授合作，在国际著名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Gel Polymer Electrolyte toward Large-Scale Application of Aqueous Zinc Batteries”的综述文章。本文首先总结了基于液体电解质的水系锌电池（主要包括锌-空气电池和锌离子电池）分别在酸、碱、近中性环境中的充放电反应机理，随后分析了水系锌电池负极存在的问题与挑战，并提出了上述问题之间的联系。在此基础上，总结了基于凝胶聚合物电解质的水系锌电池具有的突出优点，并且分析了原因。随后，重点分析了目前凝胶电解质仍然存在的七种问题，并且针对这七种问题详细地提出了解决方案。最后对应用于水系锌电池的凝胶聚合物的发展方向提出了展望。

在酸性或中性电解质中，锌离子（主要的电荷载体，通常以水合作用的形式）在放电过程中从负极脱落，在充电过程中重新沉积回负极。在碱性电解质中，锌离子在放电过程中从负极脱落并与羟基离子结合形成锌酸盐（Zn(OH)₄^2–，主要载流子）。当锌酸盐的浓度超过其极限溶解度时，由锌酸盐转化而成的不溶性ZnO开始析出。在充电过程中，理论上ZnO转化为锌酸盐，锌酸盐沉积在负极上形核，转换为Zn晶核。

在酸性或中性电解质中，锌离子在锌负极附近进行二维扩散，并在充电过程中聚集在活性位点（如位错）成核并吸引更多的锌离子大量沉积。在碱性电解质中，锌酸盐在负极表面的运动是一个“扩散控制”过程。在充电开始时，负极上吸收的锌酸盐会优先被还原，并作为后续锌酸盐沉积的活性位点。在多次充放电循环过程中，锌离子（酸性或中性电解质）和锌酸盐（碱性电解质）都倾向于在先前形成的成核位点还原，并逐渐形成枝晶。而且，水溶液电解质中的电场强度分布和离子浓度相对随机。靠近枝晶的区域通常具有高电场强度和高离子浓度，这被称为“尖端效应”，诱导离子沉积，加剧枝晶的生长。迅速生长的枝晶容易刺穿隔膜并延伸到阴极，造成短路。此外，在充电过程中，中性和酸性水溶液中的SO4^2–和OH⁻（来自于H₂O分解）会捕获富集在枝晶尖端的Zn²⁺，形成不溶且绝缘的Zn₄(OH)₆SO₄，这被称为“死锌”，不参与后续的循环，最终降低电池的库仑效率和循环寿命。在碱性电解液中，由于枝晶尖端的高活性，锌酸盐在充电过程中更容易在枝晶上转化为Zn²⁺，从而促进枝晶的生长。另一方面，当锌酸盐离子的局部浓度超过溶解度时，锌酸盐离子也会转化为不溶且绝缘的ZnO，这也会诱导枝晶的生长。

在酸性或中性电解质中，如ZnSO₄溶液中，负极附近带正电荷的Zn²⁺离子从电解质中吸引电负性的SO₄²⁻和OH⁻，形成Zn₄(OH)₆SO₄，导致锌离子的不可逆消耗。在阴极附近也会产生副产物。以MnO₂电极为例，在放电过程中，MnO₂电极不断消耗H⁺（来自于H₂O分解），电解液pH值升高。结果，过量的OH^–和SO₄^2–与锌离子结合生成Zn₄(OH)₆SO₄。由于溶解性差，绝缘Zn₄(OH)₆SO₄容易在电极上沉淀沉积，导致电极钝化，过电位增大。在碱性电解质如KOH溶液中，放电产物Zn²⁺不是独立存在的，而是与OH^–结合形成Zn₄(OH)₆SO₄，当浓度超过其溶解度时，Zn(OH)₄^2–会转化为ZnO。理论上，在充电过程中，ZnO转化为锌酸盐，然后沉积在负极上。然而，由于固-液-固 [ZnO（s） - Zn(OH)₄^2–（aq） - Zn（s）]的可逆性较低，只能将一部分ZnO转化为锌，即在充放电过程中，锌的生成量小于消耗量，导致锌的浪费和库仑效率低。此外，锌也会被OH^–腐蚀，产生锌酸盐，即使在开路中也最终转化为ZnO，称为“自放电”。未完全转换的绝缘ZnO会镀在电极上，使表面钝化，这将增加界面阻抗，甚至使电池断路。

由于在放电过程中，锌或锌酸盐离子沉积在电解质中的标准还原电位通常低于析氢反应 （ HER ） 的还原电位，因此H⁺优先结合电子生成H₂。由Nernst方程和Pourbaix图可知，在碱性电解液 （pH = 14）中，Zn/ZnO的标准还原电位（pH = 14时–1.26 V vs SHE，落后于HER （pH = 14时–0.83 V vs SHE）。因此，在ZnO还原为Zn之前，H⁺会优先获得电子并转化为H₂。在中性电解质 （pH = 7） 和酸性电解质 （pH = 0） 中，Zn/Zn²⁺ 的标准还原电位（pH = 7或pH = 0时–0.76 V vs SHE）也低于HER （pH = 7时-0.41 V vs SHE；在pH = 0时，0Vvs SHE，因此，HER将优先发生。

使用碱性和酸性电解质的锌电池都存在上述问题。值得注意的是，这些问题并不是相互独立的，而是相互影响的。具体来说，枝晶的腐蚀和生长导致负极和负极的形状变化增加了表面积，为H⁺还原提供了更多的活性位点，促进了HER。然后，H⁺的减少导致电解液的pH值升高。在酸性电解液中，大量的OH^–和SO₄²⁻将与Zn²⁺结合生成更多的Zn₄(OH)₆SO₄²⁻。在碱性电解液中，产生更多的锌酸盐并转化为ZnO。不溶性和绝缘的副产物会沉积在电解质表面，这也会导致负极形状的改变和电极极化的增加，进一步促进枝晶的生长。因此，当其中一个问题得到抑制时，其他问题也会得到缓解。一旦这两个问题得到解决，设计高性能锌电池将成为可能。

与水基电解质相比，凝胶聚合物电解质（GPE）一般具有多孔结构和特定化学成分的三维网络，提供离子传输通道，促进离子的均匀沉积，抑制枝晶的生长。例如，羟基、羧基，酰胺基在GPE中广泛存在，对锌离子具有较强的亲和力，为离子传递提供跳跃点，提高离子电导率，降低浓度极化引起的过电位，缓解循环充放电过程中的形状变化。此外，与水溶液电解质相比，GPE中特殊的离子通道促进了更有序的离子迁移，有助于提供均匀的离子通量，减轻枝晶的产生和生长水是GPE的主要成分之一，根据其在电解质中的形态可分为自由水和结合水。在液体电解质中，大多数H₂O分子自由移动，具有较高的电化学活性，称为“自由水”，容易发生HER，引起局部pH值波动，促进副产物的产生。此外，游离水很容易从电解质中蒸发，导致离子电导率下降。GPE由大量亲水聚合物链组成，由于亲水链与极性H₂O分子相互作用，可以吸引H₂O分子，并将部分自由水转化为结合水，促进离子的脱溶剂化和均匀沉积，从而提高离子电导率，抑制HER和副产物的生成，提高库仑效率。同时，GPE具有一定的机械强度，可以在枝晶上产生压应力，从而抑制枝晶的生长。

电池中载流子的定向运动产生电流。离子是电解质中的主要电荷载体，因此离子的输运过程对电池的性能影响很大。在含水电解质中，离子通常被水分子包围，称为“水合离子”。GPE中，不导电的凝胶分子链和局部均匀排列的凝胶链结晶总是阻碍离子的传输，另一方面，电解质中的一些副反应也会产生不导电的副产物。例如，碱性电解质会吸收空气中的CO₂，并消耗OH^–生成碳酸盐。以上因素导致离子电导率低，导致阻抗大，库仑效率低，比容量低。

锌电池的核心反应发生在电极-电解质界面，如锌离子的脱落和沉积，因此界面反应的顺利进行是保证电池性能的重要前提。界面反应需要电解质转移的离子与电极转移的电子之间的配合，因此电极与电解质界面的接触对电池的性能有着深远的影响。电极-电解质界面亲合力不可靠会导致界面阻抗高，电流密度不均匀，影响界面反应速率，导致充放电过电位高，库仑效率低。因此，应加强电极-电解液界面连接的强度，以保证电池的充分性能。

GPE由聚合物骨架和盐溶液组成，其中水起溶解和运输导电离子的作用。然而，在充放电循环过程中，电解质的含水量会逐渐减少，特别是在锌-空气电池的GPE中，H₂O分子会从空气阴极的开放式结构中逸出。电解质的减少减慢了离子传输速率，降低了电解质的电导率，显著增加过电位，最终失去容量。因此，凝胶电解质的保水能力是影响电池循环寿命的关键因素。

电池中的化学反应受电化学热力学和动力学控制，当电池的工作温度在舒适区之外时，电池的性能不可避免地受到温度的影响，循环稳定性和库仑效率变差在高温环境中，水凝胶的失水加速，导致收缩和结构变形。当应用于锌基电池系统时，收缩的水凝胶电解质和电极之间的不良接触会导致高界面电阻。此外，当水蒸发时，盐会沉淀，离子电导率降低。水凝胶中的水在低温下结冰，导致内部网络结构崩溃，从而失去弹性和柔韧性。由于冷冻水凝胶形状的变化，水凝胶电解质/电极界面将被中断。同时，盐的析出导致低温下水溶性显著降低，也降低了水凝胶的离子电导率。CO₂会与碱性电解质反应生成碳酸盐，导致电解质离子电导率降低，从而影响柔性电池的性能甚至安全性。因此，合理设计GPE，保证其在极端环境下的稳定运行，是实现GPE广泛应用的关键。

锌电池，特别是柔性锌电池，不可避免地会受到局部应力和各种变形，包括极端在使用过程中，可能对电池造成损坏的弯曲、拉伸、剪切等情况，导致电池失效或性能下降。在电池中，GPE起到了充当电解质和隔膜的双重作用。传统的凝胶电解质大多只是大分子之间的物理化学交联，机械强度弱，韧性差，无法满足拉伸、弯曲和折叠的要求，阻碍了柔性电池的发展和应用。因此，设计具有高机械强度的GPE可以极大地扩展柔性锌电池的应用范围。

可折叠手机、智能手表、电子皮肤等可穿戴、可弯曲的设备正成为现代生活便利的必然趋势。由于其柔韧性和可变形性，GPE被认为是柔性可穿戴设备中很有前途的应用对象。然而，传统的锌电池结构，负极、阴极和外壳都很硬，灵活性和可变形性较差，不适用于可穿戴设备。因此，开发结构新颖的GPE基锌电池以满足复杂的应用需求势在必行。

目前，GPE主要来源于石油化工或化学合成，对人体和环境有害。因此，这种GPE不能满足更广泛使用的柔性器件的要求，例如医疗领域应用的各种亲肤电子器件和生物相容性器件。此外，使用GPE的锌电池由于环境友好性差，在回收和处理方面也存在困难。因此，开发具有生物相容性的GPE对锌电池具有重要意义。

1.1 构建离子通道

离子电导率是评价GPE性能的重要指标之一，是保证电池高效运行的基础。在GPE中，导电离子不仅可以溶解于水中形成水合离子进行迁移，还可以与分子链上的特定官能团配合，从“跳跃点”开始运输，从而构建含有与迁移离子匹配的官能团可以提高凝胶电解质的离子电导率。

1.2 “盐包水”电解质

“盐包水”GPE是一种盐的重量和体积大大超过水的水凝胶。水凝胶中H₂O分子的活性被明显抑制，因此与传统的水性电解质相比，电化学稳定窗口被拓宽，离子电导率得到增强。

1.3 离子液体电解质

由凝胶和离子液体组成的离子液体凝胶电解质被认为是一种很有前途的液体电解质替代品，可以防止电解质泄漏和蒸发问题。离子液体的固有性质为电解质提供了良好的导电性，同时由于其有限的含水量而抑制了HER反应的活性和副产物的产生。

1.4 抑制结晶

和无机物一样，GPE也会结晶。适当的结晶程度可以使GPE具有良好的机械强度和变形能力，但是过度结晶会导致GPE过于致密，增加了离子迁移的屏障。添加剂可以打破聚合物的结晶，使凝胶结构更松散，扩大离子扩散的空间，提高电导率。

1.5 构建中性电解质

在充放电循环过程中，碱性电解质不仅产生氧化锌，还会吸收空气中的二氧化碳生成碳酸盐，导致羟基迅速消耗，损害电池的循环可逆性和寿命。酸性电解质也会腐蚀锌负极，因此开发中性电解质是保证导电性能的有效途径之一。

2.1 引入亲锌基团

用一定的亲锌基团构建GPE，可以使GPE对锌具有较强的粘度和亲和力，最终增强与锌电极的亲和力。

2.2 构建氢键

极性基团总是充当氢键的供体和受体。锌电池中以有机物为阴极，聚合物为电解质，可以在电解质和电极之间形成氢键，增强电解质和阴极的亲和力。

2.3 制备粘性的电GPE

利用非共价键制备胶粘剂GPE不仅增强了电解质与电极之间的亲和力，而且通过提高GPE的自愈能力延长了GPE的使用寿命

3.1 引入亲水基团

水分子是极性的，因为它们的正电荷中心和负电荷中心不重叠。因此，在分子链上含有极性基团(如羧基、羟基、氨基、磺酸)的电解质也可以增强电解质与水分子之间的静电吸引力，抑制水分子从电解质中逸出，提高电解质的保水性。

3.2 构建多孔结构

多孔结构有利于水分子的传输和储存，因此含有多孔结构的凝胶聚合物电解质相比于十分致密的凝胶聚合物电解质具有更高的含水量和更强大的水分保持能力，所以表现出更好的水分保持能力。

3.3 制备疏水涂层

除了增强电解液本身的保水能力外，修饰电极也是抑制电解液失水的有效途径。在空气电极上构建疏水但是允许氧气通过的图层可以很大程度地减缓水分子的逃逸，因此增强电解质的水分保持能力。

3.4 从空气中捕获潮气

柔性ZABs的半开放式结构电使解液与大气充分接触。因此，从大气中吸收水分也可以保证ZABs循环过程中电解液中的水分含量。

4.1 高温自适应能力

GPE在高温下会发生严重脱水和副反应，导致结构变形和盐析，导致离子电导率严重降低，电池性能显著衰减。一种有效的方法是提高保水能力，避免因脱水引起的变形和离子电导率降低。除上述措施外，设计GPE保水涂料也是一种有效的解决方案。

4.2 高温自适应能力

GPE中的水通常分为结合水、中间水和自由水。虽然结合水的冻结温度接近–100℃，但自由水的冻结温度为0℃，GPE中的水往往在低温下结冰，GPE的离子电导率在低温下明显下降。要实现锌基电池的低温运行，必须开发出冰点低、离子电导率好的电解质。实现低凝固点的策略之一是调整交联聚合物链/官能团的结构。通过添加盐/有机添加剂可以实现低温下的自适应。引入的自由离子和添加剂可以改变水中的氢键，减少水分子在零下温度下的相互作用。GPE中末端基团的极性往往影响其抗冻性。因此，水凝胶中极性末端基团越多，水凝胶与H₂O分子之间的相互作用越强。丰富的极性基团将游离的水分子锚定在水凝胶中，强的界面相互作用可以破坏水分子的有序结构，抑制冰晶的形成。

4.3 宽温度范围自适应

锌金属电池在应用过程中，不可避免地要在较宽的温度范围下工作。然而，电池的性能会受到温度变化的影响。因此设计具有宽温度自适应性的GPE十分重要。通过添加添加剂或调整交联结构，GPE可以很容易地实现大范围的工作温度。合理设计带有GPE的ZAB可以实现较宽的工作温度范围。具有高热稳定性的GPE是提高宽温度范围内自适应性的关键。PAM被广泛用作GPE，通过与其他材料(如CNFs)结合来实现宽温度范围的适应性。此外GPE在宽温度范围内的自适应性还体现在暴露于不同温度后的自恢复能力。

4.4 CO2环境下的自适应性

柔性ZABs独特的半开放式结构有利于吸入空气中的O₂，但同时也不可避免地吸入二氧化碳，二氧化碳会与碱性电解质反应形成碳酸盐，导致电解质离子电导率降低，从而影响柔性ZABs的性能甚至安全性。因此，消除CO₂的影响势在必行。提出的第一种策略是在空气进入半开式电池系统之前消除CO₂并保持O₂，因此提出合理设计CO₂过滤器。使用高粘性GPE可以有效降低CO₂对电解质的影响。CO₂在低粘度的液体电解质中容易扩散，并且随着溶液粘度的增加，CO₂的扩散系数减小，因此，高粘度的GPE可以有效地抑制CO₂的扩散。聚合物改性也是解决这一问题的有效策略。有报道称，在强有机碱存在的情况下，CO₂能与醇反应生成可逆的离子化合物，并且在超碱性介质中CO₂能被稳定捕获。此外，还通过纤维素电离(CC-CO₂)预引入CO₂并采用KOH/Zn(CH₃COO)₂作为GPE的策略，其中-OCO²⁻和KOH之间的强相互作用以牺牲熵为代价保持其最小能量状态。

多网络结构的构建可以有效地提高水凝胶的力学性能。多网络通常由共价交联的长链组成的框架网络提供高强度和韧性。这些框架通常是亲水的，它们与水凝胶的形成相兼容，如纳米纤维、纤维素和亲水无机填充材料等。另一种类型的网络是由短链组成的凝胶，这些短链在物理上是交联的，具有柔性或弹性。此外，还可以添加其他材料来调节其强度、柔韧性或导电性。多个网络组合在一起，形成一个坚韧的、可拉伸的水凝胶。即使它含有90%重量的水，多网络水凝胶仍然可以保持所需的机械性能，使其成为ZMB的理想电解质。此外，还采用无机填料的加入来改善凝胶电解质的力学性能。一般来说，少量的颗粒掺杂可以有效地改善水凝胶的力学性能，而过量的颗粒掺杂可能导致无机填料聚集，造成损伤，影响其传质性能。水凝胶中的网络缺陷通常会导致力学性能的退化，通过引入强分子相互作用的网络修复功能可以在各种条件下增强水凝胶的力学性能。自愈水凝胶是一种改善机械性能的创新措施。剥离不良、电解液泄漏、弯曲、拉伸、意外切割等导致电极材料脱落或破裂，可能导致电化学性能下降、设备故障甚至安全问题。受组织和皮肤的自然自我修复能力的启发，自愈水凝胶被开发出来，可以在不牺牲其功能的情况下将受损的伤口恢复到原始状态。一般来说，自我修复能力是通过在电极材料中引入微封装的愈合剂或可逆的可愈合化学键来实现的，当机械损伤发生时，电极材料会释放出愈合剂或使化学键功能化来修复受损部件

智能可穿戴设备的发展趋势对能源供应设备的可穿戴性提出了更高的要求。虽然相比于水性电解质，用于锌电池的高柔性凝胶更适合于可穿戴设备，但柔性锌电池的配置仍需要改进，使其更灵活、更方便、更便携。由于对提高柔性锌电池耐磨性的需求日益增长，人们已经做出了许多努力来开发新的配置。使用GPE的可穿戴式锌电池的配置情况主要分为夹层型、共面型和电缆型。在三明治型配置中，锌电池的主要部件(负极、GPE、阴极)逐层组装凝胶位于负极和阴极之间，既充当电解质又充当分离器。由于夹层式锌电池结构简单，易于制备和拆卸，便于在可穿戴电池中应用。因此，三明治构型得到了广泛的应用。齿式可穿戴锌电池与三明治式电池相比，齿轮式电池由于共面结构和更小的厚度，具有更好的可变形性和灵活性。在齿型结构中，阴极和负极以齿状交错排列，并有间隙，电解质位于电极的顶部或底部，将它们彼此连接起来。与齿型相似，并排型也具有共面结构，其中电极处于同一平面，同时在电极上涂覆GPE。然而，负极和阴极不是以交替的模式排列，而是在每一侧以并排的结构排列。线缆类型配置包括同轴型，弯曲缠绕型，平行并排型三种类型。一方面，电缆型配置具有更灵活，三维可弯曲，与纺织品兼容的优点。但另一方面，电缆式电池也存在制备难度大、内阻高、对水凝胶要求高等明显缺点。

在一些特定领域，如可穿戴设备和制药工程，安全无毒的能源供应系统尤其重要。这些能源装置在工作过程中不可避免地与人体密切接触，对安全性和生物相容性有很高的要求。石油化工合成的GPE锌电池对人体和环境不友好，限制GPE的广泛应用。因此，迫切需要使用生物相容性材料来制备GPE。随着科学技术的不断进步和公共卫生系统的不断发展，对医疗领域应用的能量存储和转换装置的需求越来越大。GPE基锌电池具有高功率密度、高安全性、低腐蚀、GPE重量轻、体积小、变形灵活等优点，是合适的备选电池之一。植入式电子设备在心脏起搏、血液参数监测、器官功能检测等医疗领域有着广泛的应用。考虑到植入式装置应用部位的特殊性，制备能够长期稳定运行的装置以避免频繁更换至关重要。植入装置的组成必须与人体具有生物相容性，以避免引发免疫反应。微型可食用储能装置具有能量输出大、安全性高、生物相容性好等特点，可在体内承担无创监测或治疗任务。由于工作环境的苛刻要求，这些器件必须具有高的工作电压，长而稳定的无毒工作寿命。锌电池能量密度高，循环稳定性强，是食用电池的理想选择。锌是人体必需的微量元素之一。适当摄入锌不仅对人体无害，而且对人体健康有益。

凝胶聚合物电解质确实可以解决水溶液电解质带来的问题，但也有必须克服的挑战。除了高安全性、高功率密度、低成本之外，只有具有高离子电导率、稳定可靠、亲和力强、灵活的环境适应性和一定机械强度的凝胶聚合物电解质才能满足未来能源市场，特别是智能设备的需求。尽管聚合物电解质已经取得了很大的进展，但基于凝胶聚合物电解质的准固态水溶液锌电池仍有很大的改进空间。

首先，电池的离子电导率很大程度上取决于电解质，而电解质还有很大的改进空间。近年来，人们通过构建离子传递通道、抑制结晶、增加含水量等方法来提高GPE的离子电导率。然而，与水电解质相比，大多数GPE的离子电导率仍然太低，无法满足商业应用。因此，需要研究更多提高离子电导率的机制，并开发实现高离子电导率的新方法

其次，GPE的快速失水仍然严重影响柔性ZABs的使用寿命，限制了其更广泛的应用。目前，突破这一瓶颈的方法主要集中在提高电解质的保水性上，如引入亲水基团、制造多孔和网状结构以及采用疏水材料构建阴极等。然而，水分流失的速度只是减慢而不是抑制，因此电解质的争水在循环过程中继续减少。因此，应该开发其他能够实现更稳定保水

第三，GPE与电极之间的界面亲和力差，会导致电池产生额外的过电位。虽然柔性锌空气电池在实际应用中会被封装，但由于锌空气电池的复杂应力和简单的夹层结构，往往会导致GPE与电极产生虚接触，因此GPE与电极之间的亲和力仍有待提高。性的策略。

第四，虽然许多解决方案被设计为赋予自适应性和力学性能，但大多数都集中在单一目标上。在实际应用中，ZMB尤其是GPE所面临的环境是复杂多变的。例如，人体内使用的生物电子设备不仅要承受不断变化的pH值和盐浓度，而且还要承受与运动相关的压力。此外，用于火山探测的ZMB暴露于高温甚至持续高CO₂浓度的大气中，而用于深海勘探的ZMB通常暴露于压力和温度快速变化、高盐度和溶解现象的环境中。因此，应进一步研究针对各种极端条件的针对性甚至组合策略。

第五，柔性锌电池的常见形状是“三明治”结构，即负极、电解质和阴极的简单堆叠。虽然这种形状使得柔性电池非常容易组装，节省了时间和金钱成本，但它并不适用于所有的电子设备。可穿戴设备的发展，对柔性锌电池的可变形性提出了越来越高的要求。因此，无论是电池还是聚合物电解质的设计都应该更多地满足实际应用的需要。电缆状电池具有很强的可变形性，可以舒适地缠绕在人体周围而不会破裂，适用于智能手表、可穿戴柔性屏、智能眼镜等可穿戴设备。然而，复杂的生产工艺阻碍了电缆凝胶的广泛应用。因此，有必要开发一种可靠、方便的生产工艺。此外，为柔性锌电池设计其他新颖的结构，使其更具实用性也很重要。

Gel Polymer Electrolyte toward Large-Scale Application of Aqueous Zinc Batteries