基于明胶的耐冻水凝胶超级电容器，具有定向多孔结构

《Small》：Gelatin-Based Freeze-Resistant Hydrogel Supercapacitors with Oriented Porous Structure

机械柔韧性和抗冻性全固态超级电容器通过定向多孔水凝胶电解质实现，其面电容较非定向结构提升3.5倍，在-23℃保持77.2%容量并耐100次弯曲压缩循环。

　　

摘要

容量、机械柔韧性和抗冻性能对于一体式水凝胶基超级电容器至关重要。本文介绍了一种具有机械柔韧性且抗冻的一体式明胶基超级电容器，其面积容量显著提高，这得益于水凝胶电解质中的定向多孔结构。该明胶基水凝胶电解质通过一种简便的凝胶化-定向冷冻工艺制备而成，形成了在α-甲基基团稳定的、氢键强化的明胶/聚（甲基丙烯酸）网络中得以良好保持的定向多孔结构。这种一体式超级电容器是通过在水凝胶电解质上原位聚合聚吡咯（PPy）来制造的。高度定向的多孔结构不仅增强了离子导电性，还促进了PPy在其中的生长，从而改善了电极-电解质之间的相互作用和电荷传输效率，实现了更高的面积容量。具有定向多孔结构的超级电容器的容量是其非定向版本的三倍。通过使用甘油/水二元溶剂制备了这种抗冻水凝胶超级电容器。由于优异的离子传输性能以及PPy在水凝胶中的生长，该器件在-23°C时的容量保持率达到了77.2%。此外，它经受住了100次拉伸、压缩和弯曲测试而性能没有显著下降，表现出优异的抗冻性能、柔韧性和结构稳定性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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