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       從可穿戴設(shè)備和軟機(jī)器人到人工智能，智能設(shè)備的發(fā)展趨勢對智能電池提出了很高的需求。水凝膠為智能電池提供了根據(jù)運(yùn)行條件自我調(diào)整功能的機(jī)會(huì)。盡管基于水凝膠的智能電池取得了進(jìn)展，但各種水凝膠的可設(shè)計(jì)功能與電池的預(yù)期性能之間仍存在差距。

       近日，新加坡南洋理工大學(xué)范紅金教授綜述了水凝膠作為智能電池關(guān)鍵電解質(zhì)成分的應(yīng)用。首先簡要介紹水凝膠的基本原理，包括內(nèi)部水和離子的形成、結(jié)構(gòu)和特性。然后重點(diǎn)介紹了水凝膠在不尋常的機(jī)械和溫度條件下運(yùn)行的電池。最后，概述了水凝膠進(jìn)一步發(fā)展的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，提出了未來智能電池向全氣候電源和智能可穿戴設(shè)備的研究。

       文章要點(diǎn)：

       1. 這項(xiàng)工作旨在討論水凝膠作為智能電池關(guān)鍵電解質(zhì)成分的方法。由于對水凝膠及其廣泛的應(yīng)用已經(jīng)有了全面的回顧，該文只簡要介紹了凝膠形成的基本特性、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和水/離子行為，并重點(diǎn)分析了水凝膠電解質(zhì)作為無機(jī)和非水離子導(dǎo)體替代品的優(yōu)勢。

        2. 這項(xiàng)工作強(qiáng)調(diào)了通過調(diào)整功能和擴(kuò)展水凝膠作為智能電解質(zhì)在水系電池中的應(yīng)用所帶來的優(yōu)勢。

       3. 這項(xiàng)工作還提供了關(guān)于目前的挑戰(zhàn)和未來的機(jī)會(huì)的意見，寄希望能使讀者相信，水凝膠如果經(jīng)過合理的設(shè)計(jì)，將在智能電池、能源和其他方面具有巨大的潛力。

       4. 作者認(rèn)為未來的發(fā)展方向如下：1）先進(jìn)制造，先進(jìn)的制造技術(shù)應(yīng)與當(dāng)前的電池行業(yè)完美兼容，從而將智能水凝膠首先應(yīng)用于電池和模塊，最終用作電池組；2）寬溫應(yīng)用，可充電池的溫度適應(yīng)性決定了它們是否可以在洲際地區(qū)運(yùn)行；3）可穿戴設(shè)計(jì)，采用全水凝膠組件的電池在舒適性和可植入性方面有很大的潛力。

圖1 水凝膠的形成和基本性質(zhì)

圖2 基于水凝膠的水系電池的溫度適應(yīng)性

圖3 基于水凝膠電解質(zhì)的電池的機(jī)械調(diào)節(jié)

圖4 未來智能電池的水凝膠前景