在具有强弹簧状氢键的刚性电解质中出现的非常规霍夫迈斯特效应，用于在-20°C下工作的多功能复合结构混合超级电容器

《Advanced Energy Materials》：Unconventional Hofmeister Effect in Stiff and Tough Electrolyte with Strong Spring-Like Hydrogen Bonding for Multifunctional Composite Structural Hybrid Supercapacitors Working at ?20 °C

研究利用高氯酸根离子在抗冻乙醇-聚合物基质中的异常结合作用效应，提升材料刚韧性能，成功制备出极低温（-20°C）下循环5000次容量保持率88.9%的机械应力耐用的Zn基多功能复合结构超级电容器，为低温机械复合储能器件设计提供新原理。

　　

摘要

在零下温度下应用基于锌离子的多功能复合结构杂化超级电容器（CSHSs）会面临诸多限制，主要表现为聚合物电解质的结晶以及机械载荷作用下的结构退化。这种结构化的聚合物电解质需要具备高离子导电性和机械强度，其中硬度和韧性对于在层间传递机械载荷以及防止裂纹扩展至关重要。在本研究中，观察到一种非传统的霍夫迈斯特效应——即由变性离子ClO₄^?在抗冻乙二醇（EG）-聚合物体系中产生的效应——这种效应同时提升了聚合物复合材料的硬度和韧性。ClO₄^?、EG与聚合物基体之间形成了强而稳定的氢键，使得材料既坚硬又具有韧性。得益于优异的抗冻性能和机械强度，所制备的CSHS在零下温度下进行5000次循环测试（电流为0.3 A g^?1，应变率为0.6%）时，其初始比容量（60 mAh g^?1）仍能保持88.9%。此外，这项研究加深了人们对CSHS在机械冲击和零下条件下的工作原理的理解，为CSHS的应用提供了设计依据。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。