近年来，水系储能在可穿戴能量电子器件中得到了极大地发展，特别是以金属锌作为负极的水系锌离子电池，由于极高的体积能量密度，低廉的价格和环境友好等优点受到广泛的关注。但由于锌在循环过程中的不均匀传输最终会导致无序分布，锌在不均匀的电场作用下进一步沉积产生锌枝晶，此外作为金属沉积的竞争反应——与水有关的副反应同样影响金属负极的循环寿命，这些隐患极大限制了锌离子电池在柔性可穿戴电子器件方面的发展。因此，锌离子电池在柔性可穿戴电子器件中的应用，仍需解决界面间的电化学稳定性从而解决相应的循环寿命等问题。蛋白质内部的质子-锌离子耦合传输效应，可以显著调控凝胶电解质界面的锌离子传输。角蛋白作为来源最为广泛的蛋白质原料，有望成为制备生物质锌离子凝胶电解质的理想材料。
这项研究工作中，苏州大学邵元龙教授团队将天然羊毛中具有良好生物相容性的羊毛角蛋白提取出来，系统研究了复合凝胶电解质的锌离子界面传输行为。基于带负电再生羊毛角蛋白的去阳离子化效应，复合凝胶电解质可以选择性促进锌离子在电极/电解液界面处的传输，将锌离子传输数从水系电解液的0.33提升到0.60。分别借助原位光学观察，XRD，FT-IR以及EIS等表征手段，系统研究了羊毛角蛋白对电极-电解液电化学界反应促进作用机制。与此同时研究团队同南京信息工程大学张磊教授团队和苏州大学惠静姝教授团队合作，分别从DFT理论计算以及SECM间位电化学表征方面，系统分析了再生羊毛角蛋白对锌离子吸附以及锌负极沉积动力学过程进行了系统研究。以上结果表明羊毛角蛋白可以显著促进锌离子的界面传输速率，有效抑制锌枝晶和副反应过程，提升锌离子电池的电化学稳定性。基于此，羊毛角蛋白复合凝胶电解质体系的锌离子电池循环600次，平均库伦效率可达到98%。此外，得益于复合凝胶电解质带来的优异界面电化学性能，组装得到的柔性锌离子电池在不断的弯曲、折叠、挤压等机械变形下，仍具有接近99%的容量保持率，在柔性可穿戴电子领域展现出良好的应用前景。
目前该工作以“Regulating Interfacial Ion Migration via Wool Keratin Mediated Biogel Electrolyte toward Robust Flexible Zn-Ion Batteries”为题在Small发表，并选为该期Inside Front Cover。