柔性电解质是可拉伸/可压缩超级电容器的核心组件,其性能直接关系到器件的综合性能。常用的凝胶电解质通常由氢键、共价键等交联而成。由氢键相互作用形成的凝胶电解质在受到外力作用时,很难快速恢复到初始状态。相比之下,通过共价交联形成的凝胶电解质在一定的形变范围内可以表现出良好的弹性。然而,当形变超过材料的承受范围时,其结构会受到不可逆的损伤。总体而言,在不妥协弹性的情况下提高机械强度仍然是一个亟待解决的问题。研究表明,通过优化交联网络结构制备的凝胶电解质表现出优异的机械性能和高柔韧性。与此同时,抗疲劳性也是凝胶电解质的一个重要性能。根据目前的报道,尽管柔性电解质在柔韧性和抗疲劳性方面的研究取得了重大突破,但能够同时兼具良好的柔韧性、抗疲劳性和高离子传导率的水凝胶电解质仍然很少。
相关工作以“Stretchable/Compressible Supercapacitors Based on High-Elasticity and Fatigue-Resistant Hydrogel Electrolyte Cross-Linked by Hydrophobic Nanospheres”为题发表在Nano Letters期刊上。吉林大学硕士生康贵达为论文第一作者,鲁楠博士为共同第一作者。吉林大学化学学院特种工程塑料教育部工程研究中心王贵宾教授为论文的通讯作者,吉林大学王晟道博士为共同通讯作者。
图2 DN和DN-MMs机械性能比较
图3 DN-MMs水凝胶电解质的机械拉伸性能
图4 DN-MMs水凝胶电解质的机械压缩性能
图5 基于DN-MMs水凝胶电解质的可逆拉伸柔性超级电容器的电化学性能
图6 基于DN-MMs水凝胶电解质的可逆压缩柔性超级电容器的电化学性能
原文链接:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c05904
王贵宾教授课题组主页:https://www.x-mol.com/groups/guibin_wang
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