中国科大闫立峰教授团队ChemSusChem：原位制备“盐包二甲亚砜/水”壳聚糖水凝胶电解质基全固态超级电容器

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中国科学技术大学闫立峰教授团队在ChemSusChem期刊发文对具有高工作电压窗口的“盐包二甲亚砜/水”壳聚糖水凝胶电解质在超级电容器中的应用进行了报道，文章重点讨论了双（三氟甲烷磺酰）亚胺锂在特定浓度下既可以促进壳聚糖的交联，也能形成“盐包水”体系，可拓宽工作电压，并提升超级电容器的能量密度。

近年来，超级电容器作为一种新型储能设备因为具有高功率密度和长充放电寿命而成为研究热点。然而，传统的基于液态水系电解质的超级电容器，因为较低的水分解电压（1.23V），电解液易泄露，能量密度不高等问题，难以得到大规模的商业化应用。引入“盐包水”体系可以限制大量的自由水活性，抑制析氢和析氧反应，而水凝胶可以在保证较高的电导率前提下有效解决装置的封装问题，聚合物水溶胶，特别是天然聚合物基水凝胶可提供柔性与绿色的固态电解质。

鉴于此，中国科学技术大学闫立峰教授团队发现在含壳聚糖的二甲亚砜/水的溶液中加入4mol L^-1至7mol L^-1的双（三氟甲烷磺酰）亚胺锂，体系达到“盐包水”要求，同时壳聚糖可以交联形成水凝胶电解质。有趣的是，当低于或高于上述浓度时，体系中的壳聚糖无法成胶。为了有效消除固体电解质与电极的界面及空隙，在壳聚糖溶液中预插入氮掺杂的石墨烯水凝胶电极，以原位成胶法构筑全固态水凝胶超级电容器，该装置具有2.1V高工作电压窗口，最高能量密度达62.9 Wh kg^-1。同时，二甲亚砜和高浓度的锂盐所提供的共晶性质和良好的热稳定性使超级电容器能在较宽范围的环境温度下（-20至70℃）工作。该工作提出的新型凝胶电解质和新的组装工艺可以为设计未来高效的电子和储能设备开辟一条新途径。论文第一作者为中国科学技术大学博士研究生王宏飞。该项目得到国家自然科学基金委和陕西延长石油集团的资助。

原文链接：

https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cssc.202002236

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