哈尔滨工业大学（深圳）JMCA：基于超高电导率自组装Ag纳米线气凝胶电极的本征500%超拉伸高性能Zn-Ag电池

基于超高电导率自组装Ag纳米线气凝胶电极的本征500%超拉伸高性能Zn-Ag电池

第一作者：祝温泊、王攀攀

通讯作者：李明雨*，黄燕*

单位：哈尔滨工业大学（深圳）

水系锌银电池因其稳定的电压输出和高能量密度而在可拉伸和可穿戴电子产品中具有极大的应用潜力。然而，纳米/微米级颗粒间的结合力较弱，难以满足重复应变下的稳定性要求，使得可拉伸高性能锌银电池的制备仍然具有挑战性。

本论文报告了一种具有超高电导率（>7×10⁵ S/m，远高于大多数集流体）的新型自组装银纳米线（AgNW）气凝胶正极，构建了500%超拉伸锌银电池。得益于阴极中银纳米线网络提供的电子传输路径，该锌银电池具有高能量密度(3.15 mWh/cm²)、高功率密度(6.84 mW/cm²)、稳定的电压和容量输出，并能在大变形下保持出色的力学和电学性能。该工作提出的超高导电 AgNW 气凝胶可为其他可拉伸和可穿戴电子产品提供高性能高稳定性电极或载体，并有望促进可拉伸能量存储/转换系统的应用。

在这里，来自哈尔滨工业大学（深圳）的黄燕教授与李明雨教授在国际知名期刊Journal of Materials Chemistry A合作发表题为“One-pot self-assembled AgNW aerogel electrode with ultra-high electric conductivity for intrinsically 500% super-stretchable high-performance Zn-Ag battery”的论文。

该文章提出采用一锅法合成 自组装的银纳米线气凝胶，以此为高导电柔性电极，借助锌负极弹簧结构，制备高性能500%超拉伸Zn-Ag电池，显著提高了电池的可拉伸性和能量存储性能，其能量密度和功率密度分别可达3.15 mWh/cm²和6.84 mW/cm²。

要点一：一锅法自组装银纳米线气凝胶电极

传统的银纳米线气凝胶制造过程必须先制备银纳米颗粒或银纳米线单体，并添加去稳定剂，才能依次通过絮凝-干燥-高温烧结等必备工艺形成三维气凝胶组织。然而，200-300℃的高温处理易导致银纳米线的过度自烧结，且银纳米线间的接触或结合力不足，在大拉伸状态下其烧结颈处易由于应力集中而断裂，难以保持宏观结构稳定性和高导电特征。

本论文通过诱发银纳米线的多向生长和自组装，实现了银纳米线的三维非线性生长和自交联，在无需合成银纳米单体和高温烧结的条件下，制备了具有超高电导率的银纳米线气凝胶正极（>7×10⁵ S/m），并显著提高了其在动态拉伸过程中的组织结构和电学性能稳定性。

要点二：高性能本征500%超拉伸Zn-Ag电池

银纳米线气凝胶内部为高弹性、低空间密度、高反应活性的多孔网络结构，其弹性模量极低，可在保持结构连续性的同时实现与柔性高分子材料的随动变形。同时，气凝胶中银纳米线可以穿透并与水凝胶电解质缠结，形成良好接触并提供大量电子/离子导通路径，显著提升Zn-Ag电池的容量和充放电特性。因此，以该气凝胶为正极制得的Zn-Ag电池具有前所未有的超拉伸性（500%拉伸率）、高能量密度和功率密度（3.15 mWh/cm²、6.84 mW/cm²）以及优异的力学稳定性。

要点三：前瞻

本论文所述本征500%超拉伸Zn-Ag 电池具有出色的电化学和力学稳定性，为下一代可拉伸和可穿戴电子产品的设计和制造提供了参考。同时，所提出的银纳米线气凝胶电极也可应用于其他超拉伸系统，实现具有高电性能、高结构稳定性、高能量密度的电池体系，这也是未来研究的一个潜在方向，有望加速柔性/可拉伸电子器件的应用。

One-pot self-assembled AgNW aerogel electrode with ultra-high electric conductivity for intrinsically 500% super-stretchable high-performance Zn-Ag battery

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2022/ta/d2ta01024k

黄燕  教授

教育部青年长江学者，广东省杰出青年科学基金获得者，深圳市青年科技奖获得者。研究工作主要围绕先进电化学能源材料的设计开发及其在柔性和可穿戴领域的应用研究。迄今为止已在Nature Commun.; Adv. Mater.; Angew. Chem. Int. Ed.; Adv. Energy Mater.; ACS Nano等国际权威期刊发表论文100篇，被Nature Rev. Mater., Chem. Rev., Nature Commun., Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed.等国际期刊评价和引用10000余次，15篇论文被入选为ESI高被引论文，H指数52。

李明雨  教授

教育部新世纪人才、深圳市鹏程学者，2004年04月至今任职于哈工大（深圳）材料科学与工程学院，长期从事电子封装材料与技术方面的研究工作，现任材料科学与工程学院院长、材料加工工程专业教授。在国际知名刊物上发表SCI论文100余篇，授权发明专利30余项，主持国家省市项目20余项，获机械工业科学技术一等奖、二等奖，黑龙江省自然科学二等奖。担任中国焊接学会青年工作组主任、中国电子学会微电子制造与封装技术分会电子材料与微连接委员会主任、中国电子学会理事。

祝温泊  博士

2016年博士毕业于华中科技大学材料学院，2017年加入哈工大深圳开展博士后研究，长期从事电子封装材料和特种封装工艺方面的研究工作，现任材料科学与工程学院助理研究员。以第一/通讯作者身份在JMCA、NPJ Flex Electron、M&D等学术刊物上发表十余篇研究论文，授权发明专利10项，并参与获得2021广东省科技进步二等奖1项。