水凝聚合物电解质:合成,物理化学表征和在电化学电容器中的应用
Piotr Gajewski1, Wiktoria Żyła1, Klaudia Kazimierczak1
1Institute of Chemical Technology and Engineering, Poznan University of Technology, Berdychowo 4, 60-965 Poznan, Poland.
Gels (Basel, Switzerland)
|July 28, 2023
概括
研究人员为电化学双层电容器 (EDLC) 开发了环保的水凝聚合物电解质 (HPE). 这些固态电解质提供高离子导电性和机械稳定性,防止泄漏并提高设备性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 与有机替代品相比,水性电解质是电化学电容器的首选产品,因为它具有成本效益,环保性和较高的离子导电性.
- 水凝聚合物电解质 (HPE) 是液体电解质的固态替代品,可以缓解泄漏等问题并提高安全性.
- 稳定和导电的HPE的开发对于推进电化学双层电容器 (EDLC) 等储能设备至关重要.
研究的目的:
- 合成和表征新型水凝聚合物电解质 (HPEs),用于电化学双层电容器 (EDLC) 的潜在用途.
- 研究单体比率和乙醇度对合成HPEs的机械性能,电解质吸附和离子导电性的影响.
- 为了评估AC/AC EDLC设备中优化HPE的电化学性能.
主要方法:
- 通过在乙醇中对烯酸寡合物Exothane 108和甲酸 (MAA) 的光聚合合成HPE,然后浸入1M Na2SO4电解质.
- 通过拉力测试来评估机械性能,同时测量电解质吸附和离子导电性.
- 在EDLC中的电化学性能使用循环电压测量,静电充/放电和阻抗光谱进行了评估.
主要成果:
- 优化的HPE表现出高离子导电性 (26.5mS·cm-1) 和令人满意的机械稳定性 (0.25MPa的抗拉强度,破裂时20%的应变).
- 该研究确定了最佳的单体比率和乙醇度,以实现所需的HPE特性.
- 使用开发的HPE测试的EDLC设备显示出有前途的电化学性能.
结论:
- 合成的凝聚合物电解质显示出在电化学双层电容器中应用的巨大潜力.
- 通过单体组成和溶剂度来调整机械和导电性能的能力被证明.
- 这些发现有助于开发更安全,高性能,固态储能解决方案.
