多功能导电抗冻醋酸纤维素基两性离子水凝胶电解质在极端条件下柔性折叠固态电容器中的应用

本文报道了一种基于水溶性醋酸纤维素(WSCA)和两性离子聚合物(PSA)的多功能水凝胶电解质(EGZn-WSCA/PSA)，以H2O/乙二醇(EG)为溶剂，兼具宽温域(-40°C)、高拉伸性(1599.31%)、自修复和粘附特性。该电解质通过ZnCl2提升导电性，WSCA增强机械强度，两性离子构建离子迁移通道，组装的超级电容器在室温和-40°C下分别具有154.17 F/g和53.63 F/g的比电容，为极端环境储能器件开发提供新思路。

　　

Highlight

本研究通过协同水溶性醋酸纤维素(WSCA)与聚丙烯酸(PAA)、磺酸基两性离子(PSBMA)链，以H₂O/乙二醇(EG)为溶剂，开发出具有优异拉伸性、粘附性、自修复性和抗冻特性的两性离子导电水凝胶电解质。

Materials

棉短绒(聚合度DP=850)由山东鹰翔纤维公司提供，1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(EmimAc)、二氯甲烷、乙二醇(EG)、氯化锌(ZnCl₂)、丙烯酸(AA)、[2-甲基丙烯酰氧乙基]二甲基-(3-磺丙基)(SBMA)等购自麦克林公司。

Preparation and characterization of hydrogel

采用"一锅法"制备透明可拉伸的醋酸纤维素基两性离子水凝胶电解质(图1)。WSCA作为绿色增强剂显著提升机械性能，EG赋予抗冻特性，ZnCl₂增强离子电导率，两性离子基团通过静电作用构建高效离子传输通道。

Conclusion

EGZn-WSCA/PSA水凝胶电解质突破传统材料局限，其1599.31%的拉伸应变和-40°C环境下的稳定电化学性能，为极端条件下柔性储能器件设计开辟新途径。

（注：根据要求省略了文献引用标识和图示标识，专业术语保留英文缩写并规范标注上下标）