丁军教授 Nat. Commun: 水凝胶注入晶格的抗冲击超级电容器

由于在恶劣条件下应用的要求越来越高，储能设备的安全性变得越来越重要。在不影响功能的前提下提高鲁棒性的有效方法十分必要。在这里，我们展示了一种由可自愈合的水凝胶电解质注入晶格电极构建而成的抗冲击、即用型超级电容器。三维印刷碳涂层碳化硅集流器可提供机械保护，其压应力、杨氏模量和能量吸收分别高达70.61 MPa、2.75 GPa和 92.15 kJ/m3。商业上可行的聚苯胺和自修复聚乙烯醇水凝胶被用作活性涂层和电解质。I 型封装结构超级电容器电极在3 mA/cm3时的静态比电容为585.51 mF/cm3，在功率密度为0.5 mW/cm3 时，能量密度为97.63 μWh/cm3。它能在极端条件下保持运行完整性，包括在能量为0.3 J/cm3 的冲击后、0至18.83 MPa的动态加载以及电解质损坏后的自愈，这表明它有望应用于极端环境。

图文简介

注入水凝胶的晶格超级电容器示意图和机械性能

C/SiOC集流体的表征

C/SiOC集流体的结构和表面形貌

PANI/C/SiOC电池的电化学性能及表征

冲击后和动态压力加载下的电化学性能

PVA水凝胶的自愈合性能和电池的可伸缩性

论文信息

通讯作者：Jun Ding