随着消耗性电子产品和电力设施的快速普及，市场对于可充放电电池的需求逐渐增加。可充放电锌空气电池（ZABs）有着良好的安全性、高能量密度、宽工作温度窗口、环境友好等特点，因此有广阔的应用前景。

本成果分别组装了有三种不同应用场景的ZABs。首先，通过光热辅助策略组装的外场响应性液相ZABs具有优异的功率密度（>310 mW cm^-2），超长寿命（>5100次循环），以及良好的倍率性能（100 mA cm^-2）。之后，针对宽工作温度窗口这一特点，组装的柔性固态锌空气电池有着出色的宽温域工作窗口（-40℃到60℃）与循环性能（>650次循环）。最后，组装的纽扣式ZABs，也有着良好的放电倍率与电荷容量。

外场光热辅助策略示意图

技术优势

本项目提出的外场光热效应是提供了一种局部、高效、远程和即时的加热机制，这种光热辅助策略通常无需化学试剂或外部能源，即在光照下对工作电极进行局部加热。这一策略提高了ZABs的峰值功率密度（319 mW cm^-2）、开路电压（1.50 V）、放电倍率（1.210 V，20 m A cm^-2）与循环寿命（5163次循环，25 mA cm^-2）等。同时，在柔性锌空气电池方面，局部光热辅助的引入，也大大提高了其在极端环境下（-40℃到60℃）的峰值功率密度。

此外，在柔性固态ZABs的应用中所用到的水凝胶在不同温度下也有着卓越的吸水性、机械性能与导电性等。保证了柔性固态ZABs在极冷环境下依旧能正常工作运行。

不同温度下水凝胶的性能测试

不同温度范围下柔性固态锌空气电池的示意图

场景应用

工程建筑领域

锌空气电池主要用于航标灯，也可用作铁路信号、公路信号、地震测量仪、导航机、通信机、战时医疗手术照明等领域。

新型能源

锌空气电池也有望广泛应用于新能源汽车行业和新型储能行业等。

备用电源

柔性固态锌空气电池因其质量较轻，也可以作为随身携带、极端条件（-40℃到60℃）、柔性可穿戴电子器件下的备用电源。