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具有抗冻特性的水凝胶电解质的制备及其在固态超级电容器中的应用

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以大豆蛋白(SPI)、聚乙烯醇(PVA)和丙烯酰胺(AAm)为原料，过硫酸铵(APS)为引发剂，N，N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂，氯化锂为电解质盐，N，N，N'，N'-四甲基乙二胺(TEMED)为促进剂制备得到具有抗冻特性的SPI-PVA-PAAm/LiCl水凝胶电解质，在低温条件下，探究了其力学性能以及组装成超级电容器后的电化学性能。研究结果表明:水凝胶电解质SPI-PVA-PAAm/LiCl具有优异的抗冻特性，这是由于一定浓度的LiCl降低了水凝胶电解质中纯水的凝固点，抑制了水分子的结晶行为。在环境温度由25℃降低至-20℃后，水凝胶电解质SPI-PVA-PAAm/LiCl仍具有较好的力学性能和离子电导率;随着LiCl用量的增加，SPI-PVA-PAAm/LiCl压缩性能呈现先增大后减小的趋势，离子电导率呈现增大的趋势。在经历80％的压缩应变循环10次后，LiCl浓度为5 mol/L的水凝胶电解质(S-Li-5)，应力保持率>100％，塑性变形率<25％，能量损耗系数<0。33。利用LiCl浓度15 mol/L的水凝胶电解质(S-Li-15)与碳纳米管纸组装成固态超级电容器，在环境温度由25℃降低至-20℃时，器件能够保持80％以上的比电容(由GCD曲线计算)，并且可经受0～70％的压缩应变而不发生损坏，仍可正常工作;此外，电流密度为8。12 A/g时，器件在-20℃下经历1000次循环后的电容保持率为91％。
Preparation of Anti-freezing Hydrogel Electrolyte and Its Application in Solid-state Supercapacitors

张盖同、宋晓丽、杨福生、南静娅、储富祥、王春鹏

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中国林业科学研究院林产化学工业研究所,生物质化学利用国家工程实验室,国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,江苏省生物质能源与材料重点实验室,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏 南京210042

山东省临沂市生态环境局兰陵县分局,山东 临沂276000

中国林业科学研究院 林业新技术研究所,北京100091

大豆蛋白 聚乙烯醇 水凝胶电解质 超级电容器 抗冻性能

2017YFE0106800

2021

10.3969/j.issn.0253-2417.2021.04.008

林产化学与工业
中国林业科学研究院林产化学工业研究所 中国林学会林产化学化工分会

林产化学与工业

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.696
ISSN：0253-2417
年,卷(期)：2021.41(4)
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