2024年10月6日，复旦大学彭慧胜院士和王兵杰研究员团队在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）期刊发表了题为“All-in-One Polymer Gel Electrolyte towards High-Efficiency and Stable Fiber Zinc-Air Battery”的研究论文。

纤维锌空气电池凭借其固有的安全性和利用环境中氧气作为正极反应物质的特性，被视为可穿戴和便携式电子设备的潜在理想电源。然而，该类电池在应用中面临锌负极的可逆性较差及正极反应动力学缓慢的挑战，导致其循环稳定性不足，能量效率偏低。

该研究团队设计了一种基于聚多巴胺的多功能凝胶电解质（PAGE），通过聚多巴胺的界面调控和氧化还原化学作用，显著提升了锌负极的可逆性并加速了空气正极的反应动力学（图1）。PAGE中的苯酚和羧酸基团能够通过调控锌负极与PAGE的界面，有效调控Zn²⁺的传输和溶剂化结构，从而形成无枝晶的层状锌沉积，有效抑制了水分子引起的副反应，显著提高了电池的稳定性。

此外，PAGE中的聚多巴胺含有具有氧化还原活性的苯酚基团，其氧化反应能够替代传统空气正极缓慢的析氧反应（OER），从而显著降低充电能垒，使纤维锌空气电池的能量效率提升至95%，并将电池寿命延长至40小时。作为概念验证，研究团队成功将基于PAGE的纤维状锌空气电池与其他纤维器件集成至自供能电子纺织品中，展现了其在未来可穿戴技术领域中的巨大应用潜力。

图1.用于纤维锌空气电池的多功能凝胶电解质的示意图。 

所发表的论文信息为：Zhe Yang, Pengzhou Li, Jiaxin Li, Chuanfa Li, Yanan Zhang, Taoyi Kong, Meng Liao, Tianbing Song, Jinyan Li, Peiyu Liu, Siwei Cao, Yonggang Wang, Peining Chen, Huisheng Peng, Bingjie Wang, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202414772.

复旦大学高分子系研究生杨哲和李鹏洲为论文共同第一作者，王兵杰研究员为论文通讯作者，相关实验得到了高分子科学系彭慧胜院士和化学系王永刚教授等的帮助和支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202414772