Small:抑制固态超级电容器自放电行为的新策略——构筑异质结聚电解质

作为一种重要的电化学能量储存器件,超级电容器具有快速充电的独特优势,但往往伴随快速的自放电现象,严重制约其实际应用。近年来,通过对电极材料的微纳结构设计、以及对隔膜或电解质的功能化修饰等策略,可以一定程度上延缓超级电容器的自放电,但是,通常局限于特定材料体系。柔性固态超级电容器面临同样的挑战,但相关研究甚少。由聚阴离子和聚阳离子形成的异质结聚电解质表现出独特的二极管特性和整流效应,有望作为新型聚合物电解质,用于抑制柔性固态超级电容器的自放电行为。

最近,同济大学化学院陈涛教授课题组将聚阴离子(聚苯乙烯磺酸钠,NaPSS)/聚阳离子(聚二烯丙基二甲基氯化铵,PDDACl)异质结聚电解质,用于构筑固态柔性超级电容器。异质结聚电解质中的聚离子与抗衡小离子间较强的静电相互作用,可有效抑制超级电容器的自放电行为。基于异质结聚电解质的超级电容器的比容量、功率密度等电化学性能,与基于传统均质聚合物电解质的器件相当,但自放电时间延长一倍以上。无论是在电双层电容器还是赝电容电容器中,该异质结聚电解质均能显著抑制器件的自放电现象。另外,聚阴离子及聚阳离子分别分散于相同的高分子基质中,使异质结聚电解质的结构在5000次充放电及2000次弯曲循环过程中保持稳定。该工作为如何抑制固态超级电容器(或其它能量储存器件)的自放电行为提供了新的思路。

论文信息:

Regulating the Self-Discharge of Flexible All-Solid-State Supercapacitors by a Heterogeneous Polymer Electrolyte

Xue Wang, Yanan Liu, Huili Li, Tian Lv, Jun Wan, Keyi Dong, Zilin Chen, Tao Chen*

Small

DOI:10.1002/smll.202102054

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202102054