上海尚德实验学校，上海市浦东新区秀沿路1688号，201315
中图分类号TM912文献标识码A
摘要：PVA-KOH体系凝胶电解质不易被降解，容易对环境造成负担。本文以海带为基体，通过化学处理，制备了kelp-KOH半固态电解质，具有可降解性。同时，将该电解质应用于柔性锌锰电池，其平均放电电压在1.3V以上，放电时间可达32.8h。
关键词：海带，电解质，可降解，柔性锌锰电池
1.引言
未来的电子器件正朝着柔性可穿戴化方向发展。各种新颖的柔性电子器件应运而生，吸引了民众以及众多公司的目光。目前，已有一些公司推出了柔性屏幕，柔性键盘，可穿戴式的体检器等一系列柔性电子产品[1]。为了真正实现柔性器件这一概念，柔性器件的储能供能单元（电池）也必须具有柔性，这是至关重要的[2]。目前研究发展的柔性电池大多是基于聚乙烯醇（PVA）-KOH凝胶电解质体系[2,3]。考虑到消费类电子产品所使用的电池寿命相对较短、更换频率高、产品较为分散，因此回收相对困难，使用后废弃的电池较多，PVA-KOH电解质难以降解，容易对环境造成严重负担。因此，需要设计一种可降解的柔性半固态电解质。
海带是常见的海藻类食物，其体态柔软，形状特殊，又富含水分，经过处理可以作为电解质和隔膜，能够满足储能器件柔性需要，又可降解。
本文将海带作为基体制备了kelp-KOH电解质，可被降解，减少环境压力，同时组装了柔性锌锰电池，具有良好的电池性能，平均放电电压在1.3V以上，放电时间可达32.8h。
2.实验结果与讨论
2.1.海带电解质的制备
首先，用天平称量17.68g氢氧化钾（KOH，上海麦克林生化科技有限公司），加入二次去离子水中，配成50mL，6mol/L的KOH溶液。然后，将干海带（如图1所示）裁剪成一定尺寸的小块，放入配好的KOH溶液中发泡0.5、1和4h，记为kelp-KOH-0.5,kelp-KOH-1，kelp-KOH-4。
图4，kelp-KOH-0.5,kelp-KOH-1，kelp-KOH-4作为电解质和隔膜的2×2cm2柔性锌锰电池1mA恒电流放电曲线
3.结论与展望
本文研究了不同发泡时间对海带电解质制备的影响，结果表明，发泡时间过短不能使干海带完全发胀，吸收浸泡液中的KOH；发泡时间过长，会破坏海带结构，导致海带无法维持强度；发泡时间以1h为宜，既能维持强度保持形状，又能吸收KOH作为电解液。同时对不同发泡时间的海带电解质做了柔性锌锰电池的放电测试，其结果也表明，发泡时间1h的海带电解质性能最优，能够持续放电32.8h，平均放电电压在1.3V以上。
参考文献
[1]Y.Li,H.Dai,Recentadvancesinzinc-airbatteries,ChemicalSocietyReviews,43(2014)5257-5275.
[2]X.Chen,B.Liu,C.Zhong,Z.Liu,J.Liu,L.Ma,Y.Deng,X.Han,T.Wu,W.Hu,J.Lu,UltrathinCo3O4LayerswithLargeContactAreaonCarbonFibersasHigh-PerformanceElectrodeforFlexibleZinc-AirBatteryIntegratedwithFlexibleDisplay,AdvancedEnergyMaterials,7(2017)1700779.
[3]Y.Xu,Y.Zhang,Z.Guo,J.Ren,Y.Wang,H.Peng,Flexible,Stretchable,andRechargeableFiber-ShapedZinc-AirBatteryBasedonCross-StackedCarbonNanotubeSheets,AngewandteChemie-InternationalEdition,54(2015)15390-15394.
作者简介：王书阳，研究兴趣：化学与能源；
鲍若凡，中学一级教师。研究方向：科技创新与教学融合、课堂渗透心理学、信息技术与教学融合。