基于海藻酸的气凝胶与多功能相变微胶囊的结合在超级电容器热管理中的应用

《ACS Applied Polymer Materials》：Combination of Alginate-Based Aerogels and Multifunctional Phase Change Microcapsules for Thermal Management of Supercapacitors

构建钙 alginate/聚苯胺双网络结构，表面接枝PD-石墨烯氧化物/聚苯胺复合物，形成多功能微胶囊相变材料，实现电极在55℃时电容256 F/g，循环稳定性达80%以上，为超级电容器热管理提供新策略。

　　

为了提高温度对超级电容器性能的影响，本研究首先设计了一种由海藻酸钙/聚苯胺（CA/PANI）气凝胶构成的双网络结构：其中，Ca²⁺交联的海藻酸钙构成第一层网络，而植酸交联的聚苯胺构成第二层网络。由于聚苯胺与海藻酸钙之间存在强烈的氢键作用，以及海藻酸钙分子链之间的离子交联作用，这种气凝胶能够形成稳定的多孔网络结构。随后通过乳液聚合法制备了SiO₂/聚乙二醇（PEG）复合材料。在SiO₂/PEG表面接枝了对苯二胺（PD）-氧化石墨烯（GO）@PANI复合结构。这种多功能微胶囊化相变材料（MEPCM）既可用于电化学储能，也可用于热能储存。将MEPCM分散在CA/PANI双网络中，制备出了具有原位温度调节功能的超级电容器电极。该电极不仅表现出显著的相变焓（149.4 J/g），在55 °C、电流密度为0.5 A/g的条件下，其电容性能高达256 F/g。经过10,000次充放电循环后，初始电容仍保持在80%以上。本研究为开发和应用用于超级电容器热管理的相变材料提供了新的策略。