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作品名称：锌基电解液——自然启发的仿生架构多功能仿生凝胶电解质材料
学校名称：江西现代职业技术学院
参赛队伍：对对队
队伍编号：214798
参赛学生：谢忠平邱少旺沈计涵李欣妍
指导老师：张适阔齐家钧
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

1.开发背景

传统锌电技术存在诸多痛点，制约其规模化应用：循环寿命仅数百次（如500次），低温（-10℃以下）性能显著下降，高温易发生电解质分解，库仑效率仅80%-90%，且有机液体电解质存在渗漏、燃烧的安全风险，能量密度≤100Wh/kg。为解决上述问题，项目结合仿生学与电化学技术，开发出“自然启发的仿生架构多功能仿生凝胶电解质材料”，旨在突破传统锌电性能瓶颈，推动非锂储能技术产业化。

2.结构说明

核心结构：以羟基磷灰石（HA）为无机填料，构建三维网状结构的凝胶电解质（Zn-HA-Gel），模仿动物骨头“有机-无机复合”的精妙结构，HA纤维均匀分散于凝胶基体中，兼顾力学性能与离子传导效率。

材料组成：通过微波水热法将油酸钠前躯体、硫酸锌、二水合磷酸二氢钠合成超高长径比的锌掺杂HA纤维，再经真空抽滤和冷冻成型，与明胶、纳米纤维素等材料复合，形成“纤维-凝胶”协同结构。

微观特征：Zn-HA-Gel微观表面平整，相容性优异，可实现正负极充分均匀接触；拉伸性能达自身长度的600%，能承受500g重物压缩且可恢复原状，兼具高强度与高韧性。

3.功能与使用说明

核心功能：作为锌电池电解质，提升电池循环稳定性、宽温适应性、能量密度与安全性，同时具备完全生物降解性（90天内土壤中可完全分解，无环境污染）。

性能表现：搭配该电解质的锌电池，循环寿命达数千次至数十万次（5000次后容量保持率92%），工作温度范围拓宽至-40℃~100℃（-30℃稳定运行超1000小时），库仑效率提升至98%-99.95%，能量密度达260Wh/kg（接近锂离子电池水平），5A/g高电流密度下仍保持高容量。

应用场景：主要用于储能领域（电网储能、家庭光伏配套）、低速交通（低速电动车电源）、特殊环境（极地科考、高原基站等低温/高海拔场景），还可延伸至柔性电子、凝胶电解质传感器等领域。