高离子导电,可拉伸和坚固的离子凝用于灵活的固态超级电容器.
Ying Wang1, Zhengxuan Wei1, Tongtai Ji1
1Department of Mechanical and Industrial Engineering, Northeastern University, Boston, MA, 02115, USA.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|December 19, 2023
概括
研究人员开发了一种坚固的,高导电性离子凝,用于可穿戴电子产品中先进的能量存储. 这种新材料提供了卓越的伸展性和离子导电性,克服了灵活设备设计的关键挑战.
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:
- 可穿戴电子产品需要具有高电化学性能和机械强度的储能解决方案.
- 离子凝由于其伸展性和离子导电性而具有前景,但同时优化这两种特性是具有挑战性的.
研究的目的:
- 为先进的储能应用开发一种坚固且极具离子导电性的离子凝.
- 为了克服当前离子凝在平衡机械和电化学性能方面的局限性.
主要方法:
- 使用离子浸和溶剂交换技术制造离子凝.
- 创建由键交联的双重相互透的聚合物网络结构.
- 机械性能 (伸展性,拉伸强度,断裂性) 和离子导电性的表征.
主要成果:
- 离子凝具有出色的机械性能:可拉伸度2600%,拉伸强度1.34 MPa,折裂度4175 J m−2.
- 由于高离子度和移动性,在室温下达到3.18 S m-1的高离子导电性.
- 一个超级电容器表现出了显著的面积电容 (615 mF cm−2),能量密度 (341.7 μWh cm−2),功率密度 (20 mW cm−2).
结论:
- 开发的离子凝成功地结合了高机械强度和离子导电性.
- 基于离子凝的超级电容器显示出在灵活和可穿戴电子产品中高效,紧的能量存储的巨大潜力.
- 这项工作为为下一代电子设备设计先进的离子凝提供了途径.


