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水系锌离子混合超级电容器 (ZHSC) 因其阻燃性、易于制造和出色的往返效率而成为当前的研究课题之一。随着向真正有用的储能电池的发展，必须妥善解决腐蚀和枝晶生长问题的瓶颈因素，以大大提高其循环寿命和能源效率。 最近 ， 科研人员 通过设计共价交联聚丙烯酰胺（表示为 PAAm）和物理交联的松散多糖（例如，琼脂），然后强烈吸收 Zn(CF 3 SO 3 ) 2 水性电解质。 在这种聚合物基质中，PAAm 链负责构建软域以固定水分子，而琼脂成分提高了机械性能（通过使用其固有的可逆牺牲键）并有利于电解质离子传输。由于这些原因，所设计的水凝胶电 解质有效地抑制了锌枝晶的生长， 实现了均匀的锌沉积，并提供了令人满意的 1.55 S m -1 离子电导率、优异的拉伸强度（78.9 kPa，507.7% 可拉伸），以及高抗压强度（60.0% 应变时为 118.0 kPa） 。此外，还合成了一种具有高度互连多孔碳网络（表示为 NC）的生物聚合物衍生的 N 掺杂碳微球正极材料，该材料具有 92.8 mAh g -1 的高容量，以及出色的倍率性能和长时间循环在 Zn//NC ZHSC 水溶液中的使用寿命（10000 次循环的 95.4% 保留）。更值得注意的是，结合 PAAm/琼脂/Zn(CF 3 SO 3 ) 2 水凝胶电解质和 NC 的优点，建成的准固态 ZHSC 实现了 73.4 mAh g -1 的高比容量和 61.3 Wh 的卓越能量密度kg –1 以及 10000 次循环的出色循环稳定性。这项工作在用于高级 ZHSC 应用的水凝胶电解质和电极材料的结构设计中证明了良好的实用性。
图 1. PAAm/琼脂/Zn(CF 3 SO 3 ) 2 水凝胶电解质的制备过程示意图。
图 2. (a) NC 形成过程示意图。(b) ZnO 模板、(c) ZnO@PDA 和 (d, e) NC 样品的 SEM 图像。(f) NC 的 TEM 和 (g) HRTEM 图像。插图显示了 NC 的相应 SAED 模式。(h) NC 的元素映射图像。
图 5. 组装准固态 ZHSC 的示意图模型。
图 7. 为 (a) 电子计时器、(b、c) LED 灯、(d) 电子手表和 (e) 智能手机供电的准固态 ZHSC 设备的数码照片。
相关论文以题为 Infant Skin Friendly Adhesive Hydrogel Patch Activated at Body Temperature for Bioelectronics Securing and Diabetic Wound Healing 发表在 《 ACS Appl. Mater. Interfaces 》上。通讯作者 是 新疆大学 Chenchen Ji 、和 河南师范大学 白正宇教授 。
参考文献：
doi.org/10.1021/acsami.2c03323
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