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水凝胶电解质是固态超级电容器的重要组成部分,直接影响着超级电容器的电化学性能,并决定其使用环境。本文制备了一种新型的双网络水凝胶电解质,兼具电化学性能和力学性能,主要研究成果如下:
1.提出了新型固态电解质PVA-PAA双网络水凝胶的制备方法,并通过FTIR测试、SEM测试、力学测试和包括CV测试、CP测试、EIS测试和循环性能测试的电化学实验证明了PVA-PAA双网络水凝胶拥有良好的电化学性能和力学性能,其特性结合了PVA水凝胶良好的力学性能和PAA水凝胶较高的含水量和电导率,当PVA和PAA聚合物基体浓度比为1∶1时,PVA-PAA双网络水凝胶的力学性能和电化学性能达到最优的平衡组合。
2.基于PVA-PAA双网络水凝胶的制备方法,通过加入少量铝离子,利用氢键和铝离子与COO-基团离子键双重作用,制备了新型PVA-PAA-Al双网络水凝胶,在电化学性能不受影响的情况下,其力学性能明显优于普通PVA-PAA水凝胶,并且拥有一定的自我愈合能力。当铝离子添加量为0.1mmol时,PVA-PAA-Al水凝胶拥有最适宜的力学拉伸性能和最佳的自愈性能。
3.为了进一步提高比电容值和能量密度,基于之前的研究,加入KI作为氧化还原添加剂,制备了PVA-PAA-KI双网络水凝胶,在相同电流密度下,超级电容器单体电容值提高了75.6%,能量密度提升了75.6%,并展示出了较好的循环稳定性,体现了PVA-PAA双网络水凝胶电化学性能提升的潜力。
1.提出了新型固态电解质PVA-PAA双网络水凝胶的制备方法,并通过FTIR测试、SEM测试、力学测试和包括CV测试、CP测试、EIS测试和循环性能测试的电化学实验证明了PVA-PAA双网络水凝胶拥有良好的电化学性能和力学性能,其特性结合了PVA水凝胶良好的力学性能和PAA水凝胶较高的含水量和电导率,当PVA和PAA聚合物基体浓度比为1∶1时,PVA-PAA双网络水凝胶的力学性能和电化学性能达到最优的平衡组合。
2.基于PVA-PAA双网络水凝胶的制备方法,通过加入少量铝离子,利用氢键和铝离子与COO-基团离子键双重作用,制备了新型PVA-PAA-Al双网络水凝胶,在电化学性能不受影响的情况下,其力学性能明显优于普通PVA-PAA水凝胶,并且拥有一定的自我愈合能力。当铝离子添加量为0.1mmol时,PVA-PAA-Al水凝胶拥有最适宜的力学拉伸性能和最佳的自愈性能。
3.为了进一步提高比电容值和能量密度,基于之前的研究,加入KI作为氧化还原添加剂,制备了PVA-PAA-KI双网络水凝胶,在相同电流密度下,超级电容器单体电容值提高了75.6%,能量密度提升了75.6%,并展示出了较好的循环稳定性,体现了PVA-PAA双网络水凝胶电化学性能提升的潜力。