钠离子电池是锂离子电池的一个很有前途的替代品，因为它们含有比锂离子电池更便宜、更环保的材料。然而，新电池需要开发许多新组件，所有这些组件都必须适应钠离子。其中，最重要的组成部分之一当然就是电解质。

在众多电池类型中，柔性水性电池，通常用于便携式电子产品。对于这种薄而柔韧的电池来说，电解质通常以水凝胶的形式存在。这些柔韧的含水材料可以吸收溶解的钠盐，并能传导离子。

尽管水凝胶具有适用性，但一个尚未解决的问题是相分离和在高盐浓度下盐化，这需要一个宽广的电化学稳定性窗口。来自中国科学院的科学家团队在这方面取得了突破，他们成功地改造了一种用于钠离子电池的水凝胶，使其以稳定和安全的方式吸收更多的盐。

据悉，他们通过甲基化水凝胶的结构聚合物来实现这一点，从而防止了盐析，并提高了电池的容量和循环性能。最新研究结果已于近期发表在了著名科学期刊《应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。

具体而言，为了实现上述目标，他们转向了一种在自然界中也用于调节大型生物分子中水和盐结合的技术：甲基化。在蛋白质中，甲基化导致胺和酰胺基团的“封顶”，从而防止了盐析。

由于用于水凝胶的聚酰胺聚合物也含有酰胺基团，它们通过水分子的广泛交联可能导致盐析，从而导致电解质的分解。考虑到这一点，研究小组比较了由普通聚酰胺制成的水凝胶和由具有甲基化酰胺基团的聚酰胺制成的水凝胶。

事实证明，后者能够吸收更多的盐。即使在创纪录的高盐浓度下，水凝胶电解质也保持透明和稳定。

较高的盐含量意味着电池的电化学可用电压范围可以扩大。此外，研究小组在电极上没有观察到任何解体的迹象，循环稳定性更好。新组装的电池比未甲基化的电池获得了更大的容量。在这个系统中，甚至可以使用便宜的铝箔作为电流收集器。

研究人员们认为，简单的聚酰胺甲基化也可能适用于其他技术，例如，在药物开发中，使水凝胶更耐盐，从而更稳定。

编辑/范辉