中国粉体网讯 近年来，锌离子电池因其体积能量密度高(5855mAh•cm-3)、安全性高和成本低等特点，引起了人们的广泛关注。水凝胶电解质作为一种新型的电解质材料，具有高离子传导率、优异的机械性能和热稳定性等优势。因此，在锌离子电池中水凝胶电解质成为一个研究热点。
在锌离子电池中，水凝胶电解质主要用作隔膜和电解质，用于隔离正极和负极，并在正负极之间形成电解质层，以促进离子传输和电荷传输。与传统的液态电解质相比，一方面，水凝胶电解质具有更好的机械强度和较低的挥发性，从而提高了锌离子电池的安全性和稳定性；另一方面，水凝胶电解质作为一种湿润的软材料，其良好的可弯折、拉伸性和界面接触，使得它成为一种良好的柔性锌离子电池电解质材料。
辐照技术
辐照技术，是一种利用射线与物质间的作用，使被辐照物质的物理性能和化学组成发生变化，从而达到改良材料性能目的的技术。整个过程能耗低、无残留物、清洁环保，是绿色的加工技术。
材料辐照效应是指在高能射线作用下材料保持其固有物理、化学、机械性能的能力。例如，高分子聚合物受到高能射线辐照时，聚合物分子内部会产生电离和激发，从而导致聚合物发生一系列物理及化学变化：辐射交联——分子链之间形成化学键；辐射裂解——大分子链断裂；不饱和键含量发生变化；氧化及产生一些陷落自由基；释放出气体等。这些变化均可导致聚合物材料结晶度、硬度、密度、强度、弹性模量等的改变。
水凝胶电解质的辐射交联
辐射交联是将含有交联官能团的物质(如聚乙烯醇、明胶等)在辐射条件下发生物理交联反应，形成水凝胶。水凝胶充分浸泡锌盐溶液，即可得水凝胶电解质。
水凝胶是一类亲水性的网络结构凝胶，通常由交联的亲水聚合物链组成，网络结构吸水膨胀并可保留大量水(可高达其自身重量的2000倍)，但并不会溶于水，所以水凝胶通常看起来柔软湿润。聚合物链上有大量的亲水性官能团，这些基团自身或彼此能产生弱物理相互作用，产生分子间或分子内氢键，使得大量的溶剂水可以被吸附在网络中。聚合物链上的负电性基团能够高效地俘获金属离子，从而使水凝胶材料与离子之间产生良好的相互作用。这种相互作用使得水凝胶电解质具有与水性电解液相近的离子电导率。此外，聚合物网络链之间的交联增强了水凝胶电解质的抗溶解性，使其在宏观尺寸上表现出固体的尺寸稳定性和可加工性。同时，聚合物链基底的选择不同及构筑方式的差异，使得水凝胶电解质结构可调且性能可设计，从而满足定向需求的柔性锌离子电池。
针对固态电池相关的技术、材料、市场及产业等方面的问题，中国粉体网将于2025年3月18-19日在安徽·蚌埠举办2025全固态电池技术交流大会暨第一届干法电极技术研讨会。为致力于固态电池技术开发的企业，科研院校，以及新能源汽车、储能、消费电子等终端企业提供信息交流的平台，开展产、学、研合作，助推固态电池产业化发展。届时，来自中国科学院上海应用物理研究所的李吉豪研究员将作题为《固态电池电解质的辐射制备及性能研究》的报告。
本研究利用辐射技术制备一系列高分子水凝胶固体电解质，并应用于锌离子电池。以特定高分子材料为基体，经辐射引发交联反应并掺杂锌盐制得电解质。采用多种表征手段分析，结果显示该电解质具良好亲水性与机械性能，其独特网络结构使离子电导率提高，有效促进锌离子传输。在电池应用中，于锌金属负极形成稳定界面层，显著抑制枝晶生长，经多次循环后容量保持率较高，展现出辐射技术在提升锌离子电池性能方面的巨大潜力与应用前景。
专家介绍：
李吉豪，理学博士，中科院上海应用物理所研究员，硕导，辐射化学与应用课题组组长。在国际期刊发表论文60余篇，授权发明专利10余项。上海市科普协会青年专家，中国核学会辐射应用分会理事，全国绝缘材料标委会热缩分委会委员，上海核学会第二届“杨福家核科技科学普及奖”获得者。主要从事新能源新材料研究，辐射技术研究与应用。
参考来源：
蒋海青、李吉豪等《钴源与加速器辐照效应及辐照加工试验综合平台》
章炜等《柔性锌离子电池水凝胶电解质研究进展》
（中国粉体网编辑整理/乔木）
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