以聚乙烯醇(PVA)、细菌纤维素(BC)和硫酸为原料,采用物理交联的冻融循环法制备了聚乙烯醇/细菌纤维素复合水凝胶电解质;经过冻融循环后,聚乙烯醇和细菌纤维素形成了大量的分子间氢键,赋予复合水凝胶良好的自修复性能和力学性能.探讨了纤维素含量对水凝胶电解质力学性能和离子电导率的影响,结果表明,BC含量为0.6％时复合水凝胶自修复性能最好,力学性能最强,断裂强度高达0.41 MPa,离子电导率最高达到138.9 mS/cm,一次修复后离子电导率仍然可达84.1 mS/cm ,修复率高达74％.在该自修复聚乙烯醇/细菌纤维素水凝胶电解质表面原位聚合聚苯胺电极,设计组装柔性一体化超级电容器,研究了苯胺浓度对超级电容器性能的影响.结果表明,苯胺浓度为0.2 mol/L时,超级电容器器件在0.2 mA/cm2的电流密度下达到580.8 mF/cm2的高比电容、出色的能量密度(20.17 μW·h/cm2)和功率密度(50 μW/cm2),且一次修复后的电容保持率达到66％,显示出良好的自修复性能,以及保持结构完整性和电化学稳定性的巨大潜力.这些发现表明了自修复聚乙烯醇/细菌纤维素复合水凝胶电解质在柔性可穿戴储能装置中巨大的应用前景.

聚乙烯醇;细菌纤维素;复合水凝胶电解质;自修复;超级电容器

陶雪钰;马文斌;韩晓东;朱克虎;叶世防;沙恒;郭琳;魏贤勇;许崇;朱慎刚

中国矿业大学 材料与物理学院,江苏 徐州 221116;中国矿业大学 化工学院,江苏 徐州 221116;中国矿业大学 煤炭转化与高效洁净利用教育部重点实验室,江苏 徐州 221116;淮北矿业集团技术中心,安徽 淮北 235000

燃料化学学报（中英文）

[1]陶雪钰;马文斌;韩晓东;朱克虎;叶世防;沙恒;郭琳;魏贤勇;许崇;朱慎刚-.自修复聚乙烯醇/细菌纤维素水凝胶电解质制备及应用)[J].燃料化学学报（中英文）,2022(03):304-313

复合水凝胶电解质

聚乙烯醇,细菌纤维素,纤维素水凝胶,PVA,BC,交联,冻融循环法,醇和,分子间氢键,自修复性能,纤维素含量,离子电导率,断裂强度,强度高,mS,修复率,原位聚合,聚苯胺电极,设计组装,超级电容器,电容器性能,mA,电流密度,下达,mF,高比电容,出色,能量密度,功率密度,保持率,结构完整性,电化学稳定性,巨大潜力,柔性可穿戴,储能装置

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