离子跳跃驱动的瓜尔胶基聚合物电解质导电性：2025年第五届材料科学与工程国际会议（ICSEM 2025）

《Macromolecular Symposia》：Ion Hopping-Driven Conductivity in Guar Gum-Based Polymer Electrolytes: Fifth International Conference on Science and Engineering of Materials 2025 (ICSEM 2025)

可持续凝胶聚合物电解质通过溶解法制备，以Guar Gum为基质，NaTFSI为离子掺杂剂，[Bmim]Cl为增塑剂。优化配方S3（6 wt.% NaTFSI）室温离子电导率达10?3 S/cm，电荷载体密度和迁移率提升是主因。低频区介电常数高、损耗显著（界面极化），高频区电导松弛（跳跃传导）。低频符合量子机械隧道模型，高频符合相关势垒跳跃模型，为先进储能器件提供新材料基础。

　　

摘要

在本研究中，通过溶解技术制备了一种可持续使用的凝胶聚合物电解质（GPE），其中以瓜尔胶（GG）作为主体聚合物，钠双（三氟甲磺酰）酰亚胺（NaTFSI）作为离子掺杂剂，1-丁基-3-甲基咪唑氯化物（[Bmim]Cl）作为增塑剂。经过优化后的配方（标记为S3，含有6 wt.%的NaTFSI）在室温下表现出约10^?3 S cm^?1的显著离子导电性。通过Nyquist图分析并结合阻抗谱实验表明，导电性的提高与可用载流子的密度和迁移率的增加有关。频率依赖的导电性研究显示，在低频区域电介质常数较高且介电损耗明显，这归因于界面极化效应。相反，模量曲线（M_r, M_i）显示在高频率下导电性出现松弛现象，表明其传导机制为跳跃传导。进一步分析表明，在低频范围内离子传输特性符合量子力学隧穿（QMT）模型，在高频范围内符合相关势垒跳跃（CBH）模型。这些观察结果表明，这种优化的GPE在先进能源存储应用中具有潜力，因为在这些应用中高效的离子传输机制起着关键作用。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。