Biopolymer-Based水凝胶电解质是什么?

基于生物聚合物水凝胶电解质聚集增加关注由于其功能、低成本、丰度、灵活性、和首选。生物聚合物的离子传导中发挥作用,使电解电导率高,机械鲁棒性,热稳定性,除了生物降解能力。

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生物聚合物电解质及其特点

持续消耗化石资源和相关的气候和环境问题的产生由于其清洁、可持续的能源消费促使研究和相关技术。因此,有一个引人注目的发展需要能源存储设备,如超级电容器和电池材料(SCs)。欧洲杯足球竞彩SCs作为能源存储设备提供更长的循环寿命以及功率密度比电池高。他们也有更大的能量密度比传统电容器。

SCs需要修改实现高能量密度电极结构。电解液中扮演一个重要的角色在转换设备以及电化学能量储存,促进了离子两个电极之间的运输。聚合物水凝胶电解质主要是由聚合物网络和导电盐在溶剂中溶解状态。

水凝胶电解质可以有利于克服有限的接触面积之间的固态电解质和电极材料。这是伴随着高离子迁移率和电导率与液体电解质。

然而,大多数水凝胶电解质都来自化石燃料,产生的废物从他们的生产导致环境污染和迫切要求开发可再生材料的储能应用程序。欧洲杯足球竞彩

此外,生物高分子壳聚糖、纤维素、海藻酸、木质素、甲壳素研究了合成操作水凝胶电解质。亲水性羧基的存在,-哦,CONH₂,nh₂组织生物高聚物结构优先与盐离子的相互作用能力强的表现,随后帮助特点阳离子运输和盐度溶解度。

Biopolymer-based水凝胶通常是捏造的物理交联聚合物链涉及离子的相互作用和氢键,紧随其后的是小说的形成共价键通过化学交联。尽管他们是环保无毒,生物聚合物水凝胶具有机械强度差,导致弱界面结合,减少潜在的电化学性能机械紧张的条件下,和交联不充分。因此,电化学性能的能量存储设备利用biopolymer-based水凝胶电解质是极其有限的。

Biopolymer-Based水凝胶电解质的应用程序

基于生物聚合物水凝胶电解质可以通过无机filler-doping因此被有效地修改,混合,嫁接提高机械强度比传统电解质。可以进一步提高离子电导率co-block聚合或混合聚合物单体,减少生物高聚物结晶度提高延性和韧性。

SCs分为伪电容和双层电容器基于电荷存储的机制。氧化还原和碳基材料的耦合可以使混合SCs的制造,结合两个电极的潜在的窗口,扩大欧洲杯足球竞彩了设备的整体电压,从而增加SC的能量密度。

一个区域,得到了聚合物水凝胶电解质可穿戴电子产品的关注。此外,可调机械特点、生物相容性、离子电导率,和简单的制造以及拉伸性和适应复杂的工作环境有助于biopolymer-based水凝胶电解质在柔性电子元件提供各种可能性。

最近的研究

最近进步发展SCs包含biopolymer-based水凝胶电解质包括使用壳聚糖、纤维素、海藻酸、木质素、明胶和琼脂糖。在最近的一项研究中,研究人员准备一个基于NaCl-agarose凝胶电解质,表现出较高的比电容上升到286.9 g F¹。另一项研究涉及使用的一个灵活的SC,合成碳布电极沉积聚苯胺(PANI)和电解质组成double-crosslinked木质素氢显示特定的电容的190 F (g¹额外的灵活性。

此外,研究考虑储能设备的制造,可以压缩、拉伸和扭曲导致了SC,由水凝胶电解质和电极可能矩阵聚丙烯酰胺/海藻酸钠水凝胶的可逆变形(PAM / SA)。电解液与电极表现出强大的债券,增强电化学电容,没有重复拉伸后性能周期。

在另一项研究中,一个polyacrylamide-chitosan-based (PACH / SiO₂)water-in-salt电解质(HiSE)准备。HiSE决心可有效提高锂离子电池的广泛的电化学窗口和更高的离子电导率。

未来的范围

天然生物聚合物作为主要组件的使用仍然是一个挑战,因为它是非常重要的保持导电添加剂和生物聚合物之间的相互作用的平衡,半个进而影响生物降解性和电化学性能。也至关重要,科学家关注成本效益,可再生的,和可伸缩的生物聚合物的方法提取使用胶原蛋白、甲壳素、壳聚糖等。此外,锂离子电池与水敏应用程序将需要biohydrogel电解质的发展能够抑制水的分解效果。

从AZoM:在化学过程中使用人工智能

引用和进一步阅读

Sutapa Ghosh Akshaya Raghavan说,最近的进步对下一代Supercaps Biopolymer-Based灵活的电解质和电池:一个简短的草图,欧洲化学,2021年

凡妮莎Klobukoski拉斐尔•j•席尔瓦杰西卡安全火花型德波拉,路程c . Riegel-Vidotti Marcio Vidotti,对称超级电容器的组装基于海藻酸凝胶电解质和聚苯胺修饰电极,Electrochimica学报(2022),doi:https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.140914

徐婷,et al。,Biopolymer-based水凝胶电解质的先进能源存储/转换设备:属性,应用程序,和视角,能源存储材料欧洲杯足球竞彩体积48岁,2022年,页244 - 262,ISSN 2405 - 8297,https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.03.013。

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