纤维素纳米纤维水凝具有高导电性电解质,用于高压柔性超级电容器
Rongda Zhang1, Zhixin Zhang1, Ping Xu1
1Polymeric and Soft Materials Laboratory, School of Chemical Engineering and Advanced Institute of Materials Science, Changchun University of Technology, Changchun 130012, China.
Carbohydrate polymers
|December 23, 2023
概括
这项研究为灵活的超级电容器设计了纤维素纳米纤维 (CNF) 水凝电解质,实现了超高的离子导电性和广泛的操作电压. 这种新的设计表明了高性能,安全和可变形的储能设备的潜力.
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:
- 灵活的超级电容器比传统的超级电容器具有优势,但在电解质导电性和工作电压方面面临挑战.
- 由于其安全性和可变形性,水凝电解质对柔性设备具有前景.
研究的目的:
- 为灵活的超级电容器开发一种高导电性的水凝电解质.
- 提高灵活超级电容器的工作电压和能量密度.
- 在聚合物电解质网络中设计离子迁移通道.
主要方法:
- 在聚合物骨架上固定电荷并分散纤维素纳米纤维 (CNF),以创建离子迁移通道.
- 通过浸泡将K3[Fe(CN) 6纳入,使碳电极上的表面氧化还原反应成为可能.
- 制造和测试基于工程水凝电解质的柔性超级电容器设备.
主要成果:
- 实现了103mS cm-1.1的超高离子导电性.
- 支持1.8V的广泛工作电压窗口.
- 显示出优异的速率性能 (在高电流下保持55%的电容) 和高循环稳定性 (10,000个循环后80.05%).
- 通过使用单一设备成功为红色LED供电.
结论:
- 开发的CNF基于水凝的固态电解质为高性能柔性超级电容器提供了可行的设计.
- 设计的离子迁移通道和氧化还原添加剂有助于提高导电性和工作电压.
- 这种方法为具有高能量密度和更高安全性的先进灵活储能铺平了道路.
