随着能源技术的发展，打造高性能、可规模化生产的储能设备成为研究热点。水系锌金属电池（AZMBs）因其安全、环保、低成本的优势备受关注，但仍面临电解质不稳定和锌枝晶生长等难题，限制了其实际应用。近期，科研团队提出了一项创新方案——采用电子引发的自生长原位水凝胶电解质，有效提升了电池的循环稳定性，并构建起锌金属的保护屏障。这一技术为实现长寿命、可规模化的锌基储能设备提供了新路径。

什么是自生长原位水凝胶？

简单来说，原位水凝胶是一种在电池内部直接“生长”形成的凝胶电解质。与传统的预先制备好再装配的电解质不同，原位水凝胶能够在锌金属电极表面“原地”形成，带来更紧密、更兼容的界面结构。自生长意味着该水凝胶是通过电子诱导自由基反应逐步构建起来的，不断从界面向外延展，形成有序的聚合物骨架。

这种结构不仅有利于锌离子的顺畅迁移，还通过独特的轴向取向和径向交联网络，有效抵抗电极在锌沉积时产生的机械应力，防止电池内部出现裂纹和变形。

在实际研发与应用落地过程中，像中新康明这样的企业也在积极推动水凝胶技术的产业化。我们具备制备和定制多种类型水凝胶材料的能力，能够根据客户需求开发不同性能的产品，同时支持大批量生产与稳定供应，助力科研与工业高效对接。

为什么这种技术能解决锌电池的难题？

锌金属电池的“痛点”主要在于锌枝晶和界面不稳定，导致电池容量衰减快，甚至存在安全隐患。自生长原位水凝胶电解质提供了一种天然的“保护层”——

梯度保护界面：水凝胶在锌电极表面形成一个具有梯度的保护层，这层界面既能够阻止电解质盐的无序分解，也确保锌离子均匀分布，避免枝晶的出现。

互穿网络结构：轴向有序的聚合物骨架和径向交联网络构建了一个三维支撑框架，使得电解质具有良好的机械韧性，能够应对锌沉积过程中产生的体积变化和应力。

电子绝缘且离子导电：该水凝胶具备电子绝缘性，避免短路风险，同时允许锌离子自由通过，确保电池的高效运行。

这些特点相结合，实现了锌金属电极的“无枝晶”沉积，极大提升了电池的循环寿命和安全性能。

实际表现如何？

经过测试，采用自生长原位水凝胶的锌金属电池在多种应用场景下表现优异：

对称电池：在中等电流密度下，电池可以稳定循环超过3000小时，展示了极佳的耐久性。

锌/钒全电池：即使经过150次充放电循环，容量仍能保持90%以上，性能稳定可靠。

软包电池：比容量达到240 mAh/g，且在高电流密度下依然可以稳定运行超过550次循环，满足了便携和高功率需求。

技术背后的科学意义和未来展望

这项工作通过创新的电子引发自由基聚合策略，实现了电解质与电极的完美结合。相比传统电解质，原位水凝胶展现了前所未有的自我构筑能力和界面调控优势，为锌基储能器件设计开辟了全新思路。

未来，随着相关制备工艺的不断优化，原位水凝胶有望实现更大规模的工业生产，推动锌金属电池进入更多应用领域，比如电动工具、储能电站以及便携式电子设备等。

此外，这种自生长水凝胶的理念和方法，也可借鉴到其他金属电池系统，助力整个能源材料领域的进步。