1.混合電解質(zhì)“保駕”高安全性、高壓鋰離子電池
期刊：Journal of Power Sources , 2018, DOI: 10.1016/j.jpowsour.2018.04.060
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775318304038
背景：鋰離子電池(LIB)作為目前最受歡迎的化學(xué)電源之一，具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，其作為混合動(dòng)力汽車(HEV)和插電式電動(dòng)汽車(PHEV)的動(dòng)力源也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。電解質(zhì)作為鋰離子電池的重要組成部分之一，在很大程度上影響著電池的性能和安全性，目前，液態(tài)電解質(zhì)由于成本低、制備方便、離子電導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)占據(jù)著市場(chǎng)主導(dǎo)地位。然而，電解質(zhì)高度易燃的特性往往會(huì)加劇電池的熱失控，導(dǎo)致火災(zāi)甚至爆炸等危險(xiǎn)現(xiàn)象。而固態(tài)電解質(zhì)因?yàn)樗梢钥朔后w電解質(zhì)遇到的大多數(shù)安全問題，如泄漏、揮發(fā)等，是一種很有潛力的高安全性儲(chǔ)能系統(tǒng)，但在制造和對(duì)固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)的基本理解方面仍存在許多挑戰(zhàn)，例如，固體聚合物電解質(zhì)的離子導(dǎo)電率通常過低，不能在室溫下進(jìn)行電池操作，因此開發(fā)混合電解質(zhì)現(xiàn)在被認(rèn)為是克服上述挑戰(zhàn)的一種新策略。
成果進(jìn)展：本工作報(bào)道了一種用于高電壓鋰離子電池的混合電解質(zhì)，期望能有效地提高電池的安全性，將硅烷-Al2O3(Al2O3-ST)與固體電解質(zhì)和液體電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來制備出一種混合電解質(zhì)，Al2O3-ST納米粒子有助于提高鋰離子的遷移數(shù)和電池的安全性，而液體電解質(zhì)有助于提高鋰離子的遷移率和電池的安全性。采用該混合電解質(zhì)提高了LiNi0.5Mn1.5O4/Li電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率容量，釘穿實(shí)驗(yàn)表明，采用混合電解質(zhì)的LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2/石墨電池具有明顯的安全性。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775318304038
背景：鋰離子電池(LIB)作為目前最受歡迎的化學(xué)電源之一，具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，其作為混合動(dòng)力汽車(HEV)和插電式電動(dòng)汽車(PHEV)的動(dòng)力源也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。電解質(zhì)作為鋰離子電池的重要組成部分之一，在很大程度上影響著電池的性能和安全性，目前，液態(tài)電解質(zhì)由于成本低、制備方便、離子電導(dǎo)率高等優(yōu)點(diǎn)占據(jù)著市場(chǎng)主導(dǎo)地位。然而，電解質(zhì)高度易燃的特性往往會(huì)加劇電池的熱失控，導(dǎo)致火災(zāi)甚至爆炸等危險(xiǎn)現(xiàn)象。而固態(tài)電解質(zhì)因?yàn)樗梢钥朔后w電解質(zhì)遇到的大多數(shù)安全問題，如泄漏、揮發(fā)等，是一種很有潛力的高安全性儲(chǔ)能系統(tǒng)，但在制造和對(duì)固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)的基本理解方面仍存在許多挑戰(zhàn)，例如，固體聚合物電解質(zhì)的離子導(dǎo)電率通常過低，不能在室溫下進(jìn)行電池操作，因此開發(fā)混合電解質(zhì)現(xiàn)在被認(rèn)為是克服上述挑戰(zhàn)的一種新策略。
成果進(jìn)展：本工作報(bào)道了一種用于高電壓鋰離子電池的混合電解質(zhì)，期望能有效地提高電池的安全性，將硅烷-Al2O3(Al2O3-ST)與固體電解質(zhì)和液體電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來制備出一種混合電解質(zhì)，Al2O3-ST納米粒子有助于提高鋰離子的遷移數(shù)和電池的安全性，而液體電解質(zhì)有助于提高鋰離子的遷移率和電池的安全性。采用該混合電解質(zhì)提高了LiNi0.5Mn1.5O4/Li電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率容量，釘穿實(shí)驗(yàn)表明，采用混合電解質(zhì)的LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2/石墨電池具有明顯的安全性。
2. 耐高溫高效鋰離子電池——TiSnSb材料
期刊：Journal of Power Sources , 2018, DOI: 10.1016/j.jpowsour.2018.04.068
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775318304117
背景： 開發(fā)壽命超過十年的高溫應(yīng)用高效鋰離子電池仍然是當(dāng)前電池研究人員面臨的最具挑戰(zhàn)性的問題之一，主要在于高溫下電池內(nèi)部會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的電解質(zhì)降解，導(dǎo)致電極/電解質(zhì)界面電阻化、性能衰減、壽命減短，為了克服這種限制，最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和有效的方法是使用電解液添加劑；而在高溫下穩(wěn)定電解質(zhì)反應(yīng)性的另一種方法是用更穩(wěn)定的鹽如LiBOB代替常用的不穩(wěn)定的LiPF6鹽。其中碳基材料是最常用的負(fù)極，但是在高溫下的循環(huán)和儲(chǔ)存也顯示一定的短板；然而，負(fù)極為過渡金屬氧化物和后過渡元素時(shí)，只有很少的研究報(bào)告顯示其具有高溫性能；近年來，以CMC為粘結(jié)劑，F(xiàn)EC和VC作為電解質(zhì)添加劑的TiSnSB材料是一種很有前景的負(fù)極材料，其性能可以得到了很好的改善。
成果進(jìn)展：本工作報(bào)道了在高溫下一種具有較好壽命的電極材料——TiSnSb，含有1M LiPF6 EC：PC：3 DMC+ 5%FEC 1%VC電解液的TiSnSb/Li紐扣電池在60℃溫度下還具有較好的庫(kù)倫效率和極化性能。為了解釋這一意外現(xiàn)象，通過互補(bǔ)氣相色譜結(jié)合電子沖擊質(zhì)譜(GC/MS)和X射線光電子能譜(XPS)表征對(duì)電化學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)分析。XPS結(jié)果表明，由于電解液的比活性，在60℃處的TiSnSb電極表面形成了更穩(wěn)定、鈍化程度更嚴(yán)重的SEI膜，GC/MS表征分析表明，在60℃時(shí)FEC/VC添加劑只有部分消耗/反應(yīng)，但是在25℃時(shí)添加劑完全被消耗且EC溶劑退化嚴(yán)重。因此，XPS和GC/MS的研究結(jié)果可以確定在60°C時(shí)TiSnSb/紐扣電池仍具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775318304117
背景： 開發(fā)壽命超過十年的高溫應(yīng)用高效鋰離子電池仍然是當(dāng)前電池研究人員面臨的最具挑戰(zhàn)性的問題之一，主要在于高溫下電池內(nèi)部會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的電解質(zhì)降解，導(dǎo)致電極/電解質(zhì)界面電阻化、性能衰減、壽命減短，為了克服這種限制，最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和有效的方法是使用電解液添加劑；而在高溫下穩(wěn)定電解質(zhì)反應(yīng)性的另一種方法是用更穩(wěn)定的鹽如LiBOB代替常用的不穩(wěn)定的LiPF6鹽。其中碳基材料是最常用的負(fù)極，但是在高溫下的循環(huán)和儲(chǔ)存也顯示一定的短板；然而，負(fù)極為過渡金屬氧化物和后過渡元素時(shí)，只有很少的研究報(bào)告顯示其具有高溫性能；近年來，以CMC為粘結(jié)劑，F(xiàn)EC和VC作為電解質(zhì)添加劑的TiSnSB材料是一種很有前景的負(fù)極材料，其性能可以得到了很好的改善。
成果進(jìn)展：本工作報(bào)道了在高溫下一種具有較好壽命的電極材料——TiSnSb，含有1M LiPF6 EC：PC：3 DMC+ 5%FEC 1%VC電解液的TiSnSb/Li紐扣電池在60℃溫度下還具有較好的庫(kù)倫效率和極化性能。為了解釋這一意外現(xiàn)象，通過互補(bǔ)氣相色譜結(jié)合電子沖擊質(zhì)譜(GC/MS)和X射線光電子能譜(XPS)表征對(duì)電化學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)分析。XPS結(jié)果表明，由于電解液的比活性，在60℃處的TiSnSb電極表面形成了更穩(wěn)定、鈍化程度更嚴(yán)重的SEI膜，GC/MS表征分析表明，在60℃時(shí)FEC/VC添加劑只有部分消耗/反應(yīng)，但是在25℃時(shí)添加劑完全被消耗且EC溶劑退化嚴(yán)重。因此，XPS和GC/MS的研究結(jié)果可以確定在60°C時(shí)TiSnSb/紐扣電池仍具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。
3. 通過層狀/尖晶石相的調(diào)諧增強(qiáng)Li1.2Ni0.2Mn0.6O2正極材料的電化學(xué)性能
期刊：Journal of Solid State Electrochemistry, 2018, DOI: 10.1007/s10008-018-3953-8
原文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10008-018-3953-8
背景：近幾十年來，鋰離子電池(LIBs)因其在便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車和大規(guī)模智能電網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用而受到世界各國(guó)的關(guān)注，隨著電動(dòng)汽車和化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備的迅速發(fā)展，迫切需要尋找高能量密度的鋰離子電池以滿足工業(yè)應(yīng)用的需要。鋰離子電池的能量密度取決于電極材料的比容量和氧化還原電位，尤其是正極電極材料，但LiCoO2和LiFePO4等典型正極材料的極限容量不能滿足電動(dòng)汽車中能量/功率密度的增加要求，因此尋求高能量密度的正極材料是這一領(lǐng)域最重要的工作。層狀富鋰錳氧化物由于其高容量和高工作電壓，引起了相當(dāng)大的注意，但是有許多阻礙其實(shí)際應(yīng)用的缺點(diǎn)，包括第一周期不可逆的容量損失、容量衰減和電壓衰減，尤其是長(zhǎng)期循環(huán)過程中富鋰材料不理想的尖晶石狀生長(zhǎng)。近幾年來，為克服這些缺點(diǎn)和改進(jìn)這些缺點(diǎn)，人們作出了許多努力，如元素?fù)诫s、表面改性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。其中，層狀/尖晶石雜化結(jié)構(gòu)富鋰正極材料的制備是當(dāng)前國(guó)際上研究的熱點(diǎn)，然而，通過傳統(tǒng)的樣品制備方法很難調(diào)節(jié)LLO/尖晶石材料中尖晶石相的含量。
成果進(jìn)展：本篇工作采用改進(jìn)的一步溶劑熱法合成了Li1.2Ni0.2Mn0.6O2(LNMO)正極材料，結(jié)構(gòu)表征表明，所有樣品均由層狀和尖晶石相組成，尖晶石相含量可通過Na摻雜或還原鋰在LNMO材料中調(diào)諧，尖晶石相含量由2.6%增加到9.2%。結(jié)果表明，該系列樣品的電化學(xué)性能與尖晶石相含量密切相關(guān)，尖晶石相含量最大的缺鋰樣品具有最佳的循環(huán)性能和倍率性能。缺鋰樣品在5C速率下放電容量為118.9 mAh/g，在0.1C下循環(huán)50次后容量保持率為89.4%，而電流密度為5C時(shí)，鈉摻雜量為x=0、0.01和0.02C時(shí)電容值分別為66.7、27.4和2.7mA/g。尖晶石相含量較高的電極具有良好的循環(huán)性能和倍率性能，其原因是尖晶石骨架中的三維鋰離子擴(kuò)散通道較多，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)諧尖晶石相比例可以改善層狀結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定性。
原文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10008-018-3953-8
背景：近幾十年來，鋰離子電池(LIBs)因其在便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車和大規(guī)模智能電網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用而受到世界各國(guó)的關(guān)注，隨著電動(dòng)汽車和化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備的迅速發(fā)展，迫切需要尋找高能量密度的鋰離子電池以滿足工業(yè)應(yīng)用的需要。鋰離子電池的能量密度取決于電極材料的比容量和氧化還原電位，尤其是正極電極材料，但LiCoO2和LiFePO4等典型正極材料的極限容量不能滿足電動(dòng)汽車中能量/功率密度的增加要求，因此尋求高能量密度的正極材料是這一領(lǐng)域最重要的工作。層狀富鋰錳氧化物由于其高容量和高工作電壓，引起了相當(dāng)大的注意，但是有許多阻礙其實(shí)際應(yīng)用的缺點(diǎn)，包括第一周期不可逆的容量損失、容量衰減和電壓衰減，尤其是長(zhǎng)期循環(huán)過程中富鋰材料不理想的尖晶石狀生長(zhǎng)。近幾年來，為克服這些缺點(diǎn)和改進(jìn)這些缺點(diǎn)，人們作出了許多努力，如元素?fù)诫s、表面改性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。其中，層狀/尖晶石雜化結(jié)構(gòu)富鋰正極材料的制備是當(dāng)前國(guó)際上研究的熱點(diǎn)，然而，通過傳統(tǒng)的樣品制備方法很難調(diào)節(jié)LLO/尖晶石材料中尖晶石相的含量。
成果進(jìn)展：本篇工作采用改進(jìn)的一步溶劑熱法合成了Li1.2Ni0.2Mn0.6O2(LNMO)正極材料，結(jié)構(gòu)表征表明，所有樣品均由層狀和尖晶石相組成，尖晶石相含量可通過Na摻雜或還原鋰在LNMO材料中調(diào)諧，尖晶石相含量由2.6%增加到9.2%。結(jié)果表明，該系列樣品的電化學(xué)性能與尖晶石相含量密切相關(guān)，尖晶石相含量最大的缺鋰樣品具有最佳的循環(huán)性能和倍率性能。缺鋰樣品在5C速率下放電容量為118.9 mAh/g，在0.1C下循環(huán)50次后容量保持率為89.4%，而電流密度為5C時(shí)，鈉摻雜量為x=0、0.01和0.02C時(shí)電容值分別為66.7、27.4和2.7mA/g。尖晶石相含量較高的電極具有良好的循環(huán)性能和倍率性能，其原因是尖晶石骨架中的三維鋰離子擴(kuò)散通道較多，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)諧尖晶石相比例可以改善層狀結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定性。
4. 多孔石墨烯薄膜緊密堆積制備高體積容量超級(jí)電容器
期刊：Electrochimica Acta , 2018, DOI: 10.1016/j.electacta.2018.04.156
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468618309174
背景：石墨烯是由于其優(yōu)異的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的研究，近年來石墨烯基超級(jí)電容器由于其的良好導(dǎo)電性、較大的理論比表面積和較高的理論電容而被廣泛研究。石墨烯直接用作電極材料時(shí)，其可能發(fā)生團(tuán)聚和再沉積會(huì)引起的電解質(zhì)離子傳輸通道減少，使得石墨烯基超級(jí)電容器的電化學(xué)性能低于理論值，進(jìn)一步阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。為了滿足電極材料高電化學(xué)性能的要求,石墨烯的結(jié)構(gòu)和性能需要優(yōu)化,如設(shè)計(jì)新型結(jié)構(gòu)、摻雜元素改性和空穴刻蝕等。其中適當(dāng)?shù)膶娱g距和多孔結(jié)構(gòu)是制造高性能電容的關(guān)鍵因素，因此，多孔石墨烯(PG)作為石墨烯改性的產(chǎn)物之一，解決了石墨烯基電極材料的一些缺陷并且實(shí)現(xiàn)了高電容性能，得到了廣泛的研究。電池、超級(jí)電容器等儲(chǔ)能裝置在實(shí)際工業(yè)中應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備時(shí)，都傾向于設(shè)計(jì)相對(duì)較輕、體積較小的儲(chǔ)能裝置，因此實(shí)際應(yīng)用中對(duì)高密度電極材料的要求越來越高。盡管制備方法多種多樣，但要得到均勻的多孔構(gòu)型和具有高容量電容的致密填充石墨烯電極仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
成果進(jìn)展：本工作報(bào)道了在室溫下，用醋酸鋅刻蝕制備得到多孔氧化石墨烯(PGO)，然后用模板輔助法制備致密填充的多孔石墨烯薄膜(PGF)，在6.0M KOH電解液中，當(dāng)電流密度為1A/g時(shí)，多孔PGF電極材料的體積電容(Cv)高達(dá)318.8 F/cm3，且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。在電流密度為5 A/g的條件下，10000次充放電循環(huán)后的電容保持率為88%，組裝成對(duì)稱超電容后的電容保仍能保持219.0 F/cm3 (電流密度為1A/g)，循環(huán)穩(wěn)定性為113%(電流密度為5 A/g時(shí)10000次充放電循環(huán))，因此PGF在高性能儲(chǔ)能器件中具有廣闊的應(yīng)用前景。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468618309174
背景：石墨烯是由于其優(yōu)異的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的研究，近年來石墨烯基超級(jí)電容器由于其的良好導(dǎo)電性、較大的理論比表面積和較高的理論電容而被廣泛研究。石墨烯直接用作電極材料時(shí)，其可能發(fā)生團(tuán)聚和再沉積會(huì)引起的電解質(zhì)離子傳輸通道減少，使得石墨烯基超級(jí)電容器的電化學(xué)性能低于理論值，進(jìn)一步阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。為了滿足電極材料高電化學(xué)性能的要求,石墨烯的結(jié)構(gòu)和性能需要優(yōu)化,如設(shè)計(jì)新型結(jié)構(gòu)、摻雜元素改性和空穴刻蝕等。其中適當(dāng)?shù)膶娱g距和多孔結(jié)構(gòu)是制造高性能電容的關(guān)鍵因素，因此，多孔石墨烯(PG)作為石墨烯改性的產(chǎn)物之一，解決了石墨烯基電極材料的一些缺陷并且實(shí)現(xiàn)了高電容性能，得到了廣泛的研究。電池、超級(jí)電容器等儲(chǔ)能裝置在實(shí)際工業(yè)中應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備時(shí)，都傾向于設(shè)計(jì)相對(duì)較輕、體積較小的儲(chǔ)能裝置，因此實(shí)際應(yīng)用中對(duì)高密度電極材料的要求越來越高。盡管制備方法多種多樣，但要得到均勻的多孔構(gòu)型和具有高容量電容的致密填充石墨烯電極仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
成果進(jìn)展：本工作報(bào)道了在室溫下，用醋酸鋅刻蝕制備得到多孔氧化石墨烯(PGO)，然后用模板輔助法制備致密填充的多孔石墨烯薄膜(PGF)，在6.0M KOH電解液中，當(dāng)電流密度為1A/g時(shí)，多孔PGF電極材料的體積電容(Cv)高達(dá)318.8 F/cm3，且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。在電流密度為5 A/g的條件下，10000次充放電循環(huán)后的電容保持率為88%，組裝成對(duì)稱超電容后的電容保仍能保持219.0 F/cm3 (電流密度為1A/g)，循環(huán)穩(wěn)定性為113%(電流密度為5 A/g時(shí)10000次充放電循環(huán))，因此PGF在高性能儲(chǔ)能器件中具有廣闊的應(yīng)用前景。
5. 自支撐凝膠聚合物電解質(zhì)——提升超電熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性
期刊：Journal of Power Sources , 2018, DOI: 10.1016/j.jpowsour.2018.04.073
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775318304166
背景：在所研究的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，超級(jí)電容器(SC)特別是電化學(xué)雙層電容器具有很高的功率性能，可以與電池一起結(jié)合使用，其中EDLCs通常由兩個(gè)電極組成，電極之間用浸有液體電解質(zhì)的多孔膜隔開，但是隔膜仍存在不可避免的問題，如電解質(zhì)泄漏、腐蝕或包裝復(fù)雜等。解決這些問題的方法之一就是設(shè)計(jì)超級(jí)電容器可使用的固態(tài)電解質(zhì)(SSES)。固態(tài)電解質(zhì)是一種通常由聚合物組成的離子導(dǎo)電材料，它們可以作為具有雙重功能的電解質(zhì)/隔膜，即防止兩個(gè)電極之間的接觸，以避免短路并允許兩個(gè)電極之間存在有良好的離子遷移性。固體凝膠聚合物電解質(zhì)可分為三類：水凝膠(含水)、有機(jī)凝膠(含有機(jī)溶劑)和離子凝膠(含離子液體)，現(xiàn)如今研究者們將固體電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)與液體電解質(zhì)的高離子導(dǎo)電性結(jié)合起來，也就是將大量的液體電解質(zhì)與聚合物基體結(jié)合形成穩(wěn)定的凝膠，該中凝膠電解質(zhì)具有廣闊的應(yīng)用前景。
成果進(jìn)展：本工作報(bào)道了一鍋法合成的一種自支撐凝膠聚合物電解質(zhì)，該凝膠聚合物電解質(zhì)是由聚環(huán)氧乙烷(PEO)網(wǎng)絡(luò)和非交聯(lián)丁腈橡膠(NBR)聚合物網(wǎng)絡(luò)組成的自支撐結(jié)構(gòu)，制備得到的自支撐凝膠聚合物電解質(zhì)以薄膜形式作為固態(tài)電解質(zhì)，并作為隔膜用于單壁碳納米管(SWCNTs)紙基超級(jí)電容器。文章中的熱分析表明合成的薄膜電解質(zhì)在較寬的操作溫度范圍內(nèi)都是適宜的，在20℃時(shí)，自支撐凝膠聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性接近纖維素隔膜系統(tǒng)(ESW～3.2-3.6V)，且相對(duì)于電池的穩(wěn)定性較高。此外，在100°C（保持電壓為2V）下的浮動(dòng)實(shí)驗(yàn)顯示SGPE具有極高的穩(wěn)定性，500小時(shí)測(cè)試后的剩余電容為93%，這種高電化學(xué)性能顯示了semi-IPN SGPE作為高性能超級(jí)電容器隔膜/電解質(zhì)的潛力。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775318304166
背景：在所研究的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，超級(jí)電容器(SC)特別是電化學(xué)雙層電容器具有很高的功率性能，可以與電池一起結(jié)合使用，其中EDLCs通常由兩個(gè)電極組成，電極之間用浸有液體電解質(zhì)的多孔膜隔開，但是隔膜仍存在不可避免的問題，如電解質(zhì)泄漏、腐蝕或包裝復(fù)雜等。解決這些問題的方法之一就是設(shè)計(jì)超級(jí)電容器可使用的固態(tài)電解質(zhì)(SSES)。固態(tài)電解質(zhì)是一種通常由聚合物組成的離子導(dǎo)電材料，它們可以作為具有雙重功能的電解質(zhì)/隔膜，即防止兩個(gè)電極之間的接觸，以避免短路并允許兩個(gè)電極之間存在有良好的離子遷移性。固體凝膠聚合物電解質(zhì)可分為三類：水凝膠(含水)、有機(jī)凝膠(含有機(jī)溶劑)和離子凝膠(含離子液體)，現(xiàn)如今研究者們將固體電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)與液體電解質(zhì)的高離子導(dǎo)電性結(jié)合起來，也就是將大量的液體電解質(zhì)與聚合物基體結(jié)合形成穩(wěn)定的凝膠，該中凝膠電解質(zhì)具有廣闊的應(yīng)用前景。
成果進(jìn)展：本工作報(bào)道了一鍋法合成的一種自支撐凝膠聚合物電解質(zhì)，該凝膠聚合物電解質(zhì)是由聚環(huán)氧乙烷(PEO)網(wǎng)絡(luò)和非交聯(lián)丁腈橡膠(NBR)聚合物網(wǎng)絡(luò)組成的自支撐結(jié)構(gòu)，制備得到的自支撐凝膠聚合物電解質(zhì)以薄膜形式作為固態(tài)電解質(zhì)，并作為隔膜用于單壁碳納米管(SWCNTs)紙基超級(jí)電容器。文章中的熱分析表明合成的薄膜電解質(zhì)在較寬的操作溫度范圍內(nèi)都是適宜的，在20℃時(shí)，自支撐凝膠聚合物電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性接近纖維素隔膜系統(tǒng)(ESW～3.2-3.6V)，且相對(duì)于電池的穩(wěn)定性較高。此外，在100°C（保持電壓為2V）下的浮動(dòng)實(shí)驗(yàn)顯示SGPE具有極高的穩(wěn)定性，500小時(shí)測(cè)試后的剩余電容為93%，這種高電化學(xué)性能顯示了semi-IPN SGPE作為高性能超級(jí)電容器隔膜/電解質(zhì)的潛力。
