摘要: 随着时代的发展，可弯曲柔性电子显示屏、类皮肤型传感器和可植入式电子设备等柔性和可便携式的电子器件引起了研究学者们越来越多的关注，相应的轻质、超薄、可弯曲、可扭曲、可拉伸甚至可穿戴的能量储存器件是为这些电子器件提供能量的核心部件。近... 展开 随着时代的发展，可弯曲柔性电子显示屏、类皮肤型传感器和可植入式电子设备等柔性和可便携式的电子器件引起了研究学者们越来越多的关注，相应的轻质、超薄、可弯曲、可扭曲、可拉伸甚至可穿戴的能量储存器件是为这些电子器件提供能量的核心部件。近年来，柔性锌空气电池成为研究领域的一个热点，因为其具有高的理论能量密度(1086 Wh kg–1)，低的成本和环境友好性。柔性锌空气电池一般由锌阳极、半固态/固态电解质、隔膜(也可不使用)、空气阴极、集流体和封装材料组成。其中，半固态/固态电解质起着电极之间的离子传输作用，对柔性锌空气电池的循环寿命，倍率特性和功率输出等性能有着显著影响。 凝胶聚合物电解质由聚合物基体和液态电解质组成，是介于液态电解质和全固态电解质之间的一种中间状态，具有相对较高的离子传导率和良好的柔性，并且与电极的界面接触较好，因而被广泛用于柔性锌空气电池。聚乙烯醇(PVA)是一种常用的聚合物基体，具有优异的化学稳定性、电化学惰性、耐久性、无毒性且制备简单。其中，由于PVA的上述优点和KOH较高的氢氧根离子传导性，PVA–KOH凝胶聚合物电解质十分适用于锌空气电池体系。然而，据我们所知，目前关于该PVA–KOH凝胶聚合物电解质体系的研究还较少。此外，这种传统的PVA–KOH凝胶聚合物电解质存在以下问题：(1)电解质中较低浓度的KOH导致了较低的离子传导率;(2)PVA基体交联结构的紧密性导致其对液态电解质的吸收性较差;(3)由于锌空气电池的半开放体系，与空气接触的空气阴极一侧极易因挥发而失去水分，导致其具有较差的液态电解质保持性。 本文中，一方面，对传统使用的PVA–KOH凝胶聚合物电解质进行了详细研究，包括该电解质膜在常温放置下其尺寸、重量、离子传导率和所组装的锌空气电池的性能随放置时间的影响。另一方面，我们设计了一种含有纳米二氧化硅(SiO2)添加物的多孔PVA基的复合凝胶聚合物电解质，通过优化SiO2添加量从而获得较高的离子传导率和最优的电解质保持性，并对用这种电解质所组装的锌空气电池的性能进行了研究。文章最后对本实验制备的PVA基凝胶聚合物电解质和柔性锌空气电池的测试标准等的发展方向和应用前景做了展望。据我们所知，目前对柔性锌空气电池的PVA基凝胶聚合物电解质进行详细研究的文献还很少，本篇论文为以后的研究发展提供了思路。 收起