固態(tài)鋅離子電容器因鋅資源豐富、氧化還原電位低、與水相容性高等優(yōu)勢而成為當(dāng)前規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展焦點(diǎn)。但存在因固態(tài)電解質(zhì)與電極之間的界面接觸差導(dǎo)致器件的界面阻抗大、機(jī)械穩(wěn)定性弱等缺陷，從而限制了其大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
中國林科院林化所儲(chǔ)富祥研究團(tuán)隊(duì)和蔣劍春院士團(tuán)隊(duì)，從聚合物基體結(jié)構(gòu)和化學(xué)錨定與膠黏劑內(nèi)聚力和界面作用力的構(gòu)效關(guān)系出發(fā)，采用大豆蛋白乳化分散、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合、原位共聚等技術(shù)，設(shè)計(jì)和開發(fā)了具有強(qiáng)粘接性能的導(dǎo)電生物基膠黏劑，實(shí)現(xiàn)了固態(tài)電解質(zhì)對無孔鋅金屬電極、多孔碳電極的強(qiáng)粘接。通過耦合導(dǎo)電膠黏劑的粘接和抗凍特性，構(gòu)建的Zn||CNTs混合電容器表現(xiàn)出優(yōu)異的低溫電化學(xué)性能，在−60℃下輸出39 Wh kg-1的高能量密度和長周期循環(huán)性能(10,000次充/放電循環(huán)后平均庫侖效率為98.4%，容量保持率為98.7%)。在25~−60°C溫度范圍內(nèi)，混合電容器能夠承受各種機(jī)械形變，并在經(jīng)歷20%和30%的拉伸循環(huán)過程中保持穩(wěn)定運(yùn)行。本研究成果為解決固態(tài)電解質(zhì)在電極界面上的挑戰(zhàn)提供有效途徑和方法，助推功能型生物基膠黏劑和耐低溫高性能固態(tài)儲(chǔ)能器件的開發(fā)。
上述研究成果以“Coupling of Adhesion and Anti?Freezing Properties in Hydrogel Electrolytes for Low?Temperature Aqueous?Based Hybrid Capacitors”為題在線發(fā)表于國際材料科學(xué)頂級(jí)期刊《Nano-Micro Letters》(一區(qū)Top期刊，IF=26.6)。林化所南靜婭副研究員為論文第一作者，孫月博士研究生為論文共同第一作者。本研究得到江蘇省青年基金(BK20220213)和江蘇省生物質(zhì)能源與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金(JSBEM-S-202210、JSBEM-S-202102)的共同資助。(南靜婭)
來源：中國林科院
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