随着航空航天、极地科考、深海探测及高海拔勘探等极端环境对储能需求的持续增长，能够在超低温条件下稳定运行的电池成为迫切需求。可充电锌离子电池（ZIBs）凭借高安全性、高理论容量（820 mAh g-1、5854 mAh cm-3）、有利的氧化还原电位（-0.763 V vs. 标准氢电极）及环境友好等优势，被视为极具前景的候选体系。然而，其在水系电解液中的广泛应用仍面临锌负极枝晶生长、析氢副反应（HER）与金属腐蚀等挑战。近年来，水凝胶聚合物电解质（HPEs）因高离子电导率、安全性、机械柔韧性及可形成稳定电极-电解质界面等特性，被认为适用于电化学储能器件，并可抑制枝晶生长与锌腐蚀。但现有HPEs含有高比例自由水（>80 wt.%），导致其在0°C附近冻结，严重损害力学性能与离子电导率，使电池失效。因此，提升抗冻能力成为ZIBs在极低温下实际应用的关键。
针对上述难题，东南大学胡林峰教授、佘伟教授和南京理工大学夏晖教授、香港科技大学Francesco Ciucci教授合作提出了一种新颖的纳米限域策略：将约60 nm的聚苯乙烯（PS）纳米球嵌入聚丙烯酰胺（PAM）基水凝胶基质中，以限制自由水的迁移。所得的30PS-nc-PAM水凝胶电解质表现出高锌离子电导率与机械稳健性。在实际应用层面，Zn|30PS-nc-PAM/PANI柔性电池在-40°C下实现了5000次循环的超长寿命；即使在-70°C下，Zn|30PS-nc-PAM/VO₂纽扣电池在0.1 A g-1下仍表现出131.1 mAh g-1的高比容量，优于大多数近期报道的基于水凝胶电解质的低温ZIBs。该纳米限域策略有效解决了传统水凝胶在低温离子电导率、盐分相分离及力学性能方面的主要局限，为极端环境下的储能开辟了新途径。相关论文以“Robust Hydrogel Electrolyte for Extra-Low Temperature Zinc Ion Storage Enabled by Nanoconfinement Effect”为题，发表在Advanced Materials上。
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