凝胶电解质在水系锌离子电池中的应用研究进展

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2026.03.001

摘要/Abstract

摘要：

水系锌离子电池凭借其高安全性、低成本、优异的电化学性能与良好的生物兼容性，在可穿戴设备、生物医疗等前沿交叉领域展现出巨大的应用潜力。系统综述了凝胶电解质的结构调控策略与应用进展；重点归纳了水凝胶电解质与聚合物电解质在分子工程与界面调控指导下的离子传导、生物相容性、机械性能及界面稳定性的综合优化策略；探讨了凝胶电解质在柔性集成与生物医学应用中的发展潜力与演进趋势。研究结果为高性能凝胶电解质的设计与应用拓展提供了新路径。

关键词: 凝胶电解质, 水系锌离子电池, 应用, 交叉学科

Abstract:

Aqueous zinc-ion batteries (AZIBs) exhibit tremendous application potential in cutting-edge interdisciplinary fields such as wearable devices and biomedicine owing to their high safety, low cost, excellent electrochemical performance, and good biocompatibility. This paper provides a systematic review of structural-engineering strategies and recent advances in their gel electrolytes, with particular emphasis on the integrated optimization of ionic conduction, biocompatibility, mechanical properties, and interfacial stability of hydrogel and polymer electrolytes guided by molecular engineering and interfacial regulation. Furthermore, the development potential and evolution trends of hydrogel electrolytes in flexible integration and biomedical applications are discussed. This research provides novel ideas for the design and expanded application of high-performance hydrogel electrolytes.

Key words: Hydrogel electrolyte, Aqueous zinc-ion battery, Application, Interdisciplinary

中图分类号:

TQ152

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图/表 4

图1 可植入锌电池的生物相容性优化与体内性能验证[32-33]（a）可植入电池及其应用的实验动物模型（b） Zn-Alg-5聚合物电解质的线状电极锌电池原位合成

Fig.1 Biocompatibility optimization and in vivo performance evaluation of implantable zinc batteries[32-33]

图2 可降解植入式电池的生物相容性设计与生理监测集成应用[34-35]电池用于自供电生理监测

Fig.2 Biocompatibility design and integrated physiological monitoring applications of biodegradable implantable batteries[34-35]

图3 植入式医疗与可穿戴的锌电池安全界面设计与系统集成[36-37]

Fig.3 Interface design and system integration of safe zinc batteries for implantable and wearable medical devices[36-37]

图4 水系锌离子电池环境降解机理与生态安全性评估[38-39]

Fig.4 Environmental degradation mechanisms and ecological safety assessment of aqueous zinc-ion batteries[38-39]

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