耐火和低温自我愈合的生物基水凝电解质,基于桃子多糖/sisal纳米纤维,用于灵活的超级电容器

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
• 生物材料工程 生物材料工程

背景情况:

• 灵活的超级电容器需要稳定的电解质在极端环境下运行.
• 阻燃性和自我愈合对于提高电解质耐用性和循环稳定性至关重要.
• 来自生物质的材料为储能应用提供了可持续的替代方案.

研究的目的:

• 合成基于生物质的双网络水凝电解质 (PSBGL),具有阻燃性和低温自愈能力.
• 在各种条件下研究PSBGL水凝电解质在柔性超级电容器中的性能.
• 解决极端环境中电解质的局限性,以提高设备的寿命.

主要方法:

• 双网络水凝电解质的合成,使用氧交联桃花多糖和西萨尔纳米纤维.
• 在室温和低温下对自愈特性进行评估.
• 使用限制性氧指数测试来评估阻燃性.
• 离子导电性,抗拉强度和电极粘合力的表征.
• 使用PSBGL电解质的柔性超级电容器的制造和电化学测试.

主要成果:

• 在室温和低温下,PSBGL水凝在几秒钟内表现出超快速的自我愈合.
• 该材料表现出极好的阻燃性,具有56%的限制性氧指数.
• 实现了高离子导电性 (30.12 mS cm-1),抗拉强度 (1.78 MPa) 和电极粘附性 (1.15 MPa).
• 超级电容器在室温下经过1万个循环后显示了187.8F g-1的特定电容和95.9%的保留.
• 在极端温度下经过10,000个循环后,保持了出色的电容保留率 (90.1%在60°C,86.5%在-35°C).

结论:

• 开发的基于生物质的水凝电解质为高性能灵活超级电容器提供了一个有前途的解决方案.
• 阻燃性和自我愈合性质的结合显著提高了设备在极端条件下的稳定性和耐用性.
• 这项研究弥合了可持续生物材料设计和先进的储能技术之间的差距.