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凝胶聚合物电解质制备氧化还原介导凝胶聚合物电解质,红宝石电解电容质子导电凝胶聚合物电解质
点击次数: 发布日期:2024-01-25
凝胶聚合物电解质制备氧化还原介导凝胶聚合物电解质,红宝石电解电容质子导电凝胶聚合物电解质
质子导电凝胶聚合物电解质 质子具有比Li+更高的迁移率,这使得它更有希望成为快速充电/放电红宝石电容器的电荷载体,质子导电聚合物电解质通常通过将聚合物基质浸渍在具有极性溶剂的溶液中来制备,H2SO4、H3PO4和杂多酸通常用作质子导电聚合物凝胶电解质的质子供体,目前,已经开发了大量的质子导电聚合物凝胶电解质,如PVA/H2SO4,PVA/H3PO4,PVA/H3PO4/硅钨酸纤维素/几丁质/1-丙烯基-3-甲基咪唑溴盐/H2SO4,它们的室温离子电导率在10-4~10-2S·cm-1之间,合成了硅钨酸(SiWA)/PVA/H3PO4凝胶电解质,性能优良,寿命长,与Nafion相比凝胶电解质显示出更高的导电性,在合适的环境条件下达到8mS·cm-1,红宝石电解电容通过将对苯二酚(PB)加入到PVA-H2SO4凝胶聚合物电解质中制备氧化还原介导的凝胶聚合物电解质,通过调节对苯二酚的量,PVA/H2SO4/PB的离子电导率可达到34.8mS·cm-1,此外,最近设计的一种新型的质子传导聚合物凝胶电解质,其中包含了交联聚乙烯醇中的硅钨酸(SiWA),采用这种聚合物凝胶电解质的柔性固态红宝石电容器具有极高速率容量(50V·s-1),碱性凝胶聚合物电解质 近年来,碱性凝胶聚合物电解质因其在全固态碱性充电电池和红宝石电容器中的巨大潜力而引起越来越多的关注,科学家们在制备多用途的碱性凝胶聚合物电解质方面取得了令人兴奋的进展,其中包括聚(环氧氯丙烷-共-环氧乙烷)/KOH/H2O,PEO/KOH/H2O,钾聚(丙烯酸)/KOH/H2O和研究者通过阻抗和循环伏安法研究了PEO/KOH聚合物电解质体系,研究结果表明,可以通过控制PEO/KOH/H2O聚合物电解质三种组分之间的比例来达到最佳电导率(10-4~10-3S·cm-1),报道了掺杂有KOH的PVA基凝胶聚合物电解质的合成,得到的碱性PVA/KOH/H2O聚合物电解质的电导率为10-2S·cm-1,其他离子凝胶聚合物电解质 除了上述凝胶聚合物电解质之外,研究者们还报道了几种其他类型的复合电解质,例如,松田等制备了由聚丙烯腈、碳酸亚丙酯和四烷基铵盐(四丁基高氯酸铵、四乙基高氯酸铵和四乙基铵四氟硼酸盐)组成的凝胶聚合物电解质[53],此外,Lee等也报道了聚丙烯酸酯(PAAK)(PAAK∶KCl∶H2O=9.0%∶6.7%∶84.3%)电解质,其电导率为10-1S·cm-1,离子液体凝胶是将离子液体引入高分子材料中,从而制备出的一种新型的聚合物功能材料,从最基本的观点来看,离子液体凝胶材料包括两个组分:一个离子液体,一个连续固相,与普通水凝胶相比,离子液体凝胶除具备水凝胶的网状结构和环境响应性外还具备了离子液体本身良好的稳定性和较强的导电性,可以保持其原有的特性,离子液体既能在结构方面起作用又能在功能方面起作用,赋予了凝胶材料新的生命,同时离子液体凝胶材料在分散型离子液相和固相连续相之间也提供了一种共生关系,离子液体与传统电解质相比,红宝石电解电容具有很多优点,例如:①蒸气压低,几乎不挥发;②在很宽的温度范围内呈液态,热稳定性良好,无毒;通过对阴、阳离子的选择,可以控制其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解能力,具有良好的导电性能,电化学窗口宽,可作为电化学研究时许多物质的电解液;⑤酸度和极性可调控,目前离子液体已被广泛应用到化学合成和电化学等方面,合成离子液体凝胶的方式有许多,其中可以用乙烯单体进行原位聚合制备凝胶,并通过溶解和铸造来形成柔性膜,凝胶也可以由天然聚合物(生物大分子)形成,合成了一种以离子液体(1-烯丙基-3-甲基-3-甲基咪唑酰胺)和甲壳素/纤维素复合的凝胶,Kang等[56]还通过热解法将二氧化硅纳米粉末与离子液体1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)亚胺混合设计了离子液体凝胶电解质,红宝石电解电容在P(VDF-HFP)-1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMiMbF4)离子凝胶中掺入1%(质量分数)的氧化石墨烯,合成了基于离子液体聚合物凝胶电解质和碳纳米管电极材料的柔性红宝石电容器。

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