基于多糖-碘化钠杂化体系的透明柔性固态电解质薄膜及其在可持续超级电容器设计中的应用

本研究针对传统超级电容器液态电解质存在的泄漏、易燃及适应性差等问题，开发了由魔芋葡甘聚糖（KGM）、羟丙基甲基纤维素（HPMC）和碘化钠（NaI）构成的柔性固态电解质薄膜（FSSENaI-x）。其中FSSENaI-65表现出最优性能：杨氏模量～2.5 MPa、断裂伸长率118%、800 nm处透光率88%，室温离子电导率达2.77 mS cm?1，电化学稳定窗口2.4 V。基于该电解质组装的固态超级电容器在1 A g?1下具有159 F g?1的比电容，5000次循环后仍保持87.5%的容量，弯曲状态下2000次循环容量保持率达72.2%，能量密度和功率密度分别达22.1 Wh kg?1和500.6 W kg?1，展现出卓越的柔性储能应用潜力。

　　

传统超级电容器采用的液态电解质存在易泄漏、可燃性强以及难以适应柔性器件要求等固有缺陷。虽然柔性电极材料的研究已取得显著进展，但基于多糖类的透明柔性固态电解质（Solid-State Electrolyte）的开发仍相对滞后。本研究成功研制出一系列由魔芋葡甘聚糖（Konjac Glucomannan, KGM）、羟丙基甲基纤维素（Hydroxypropyl Methylcellulose, HPMC）与碘化钠（Sodium Iodide, NaI）复合而成的柔性固态电解质薄膜（FSSE_NaI-x）。其中，NaI含量为65 wt%的FSSE_NaI-65薄膜表现出最优的综合性能：其杨氏模量约为2.5 MPa，断裂伸长率高达118%，在800 nm波长下透光率达到88%，室温离子电导率为2.77 mS cm^?1，电化学稳定窗口可达2.4 V。

以此电解质组装的固态超级电容器在1 A g^?1的电流密度下，比电容达到159 F g^?1；在5 A g^?1下经历4000次充放电循环后，仍能保持87.5%的初始电容。即使在弯曲状态下进行2000次循环，电容保持率也高达72.2%。该器件在1 A g^?1条件下可实现22.1 Wh kg^?1的能量密度和500.6 W kg^?1的功率密度，充分展示了其在下一代柔性、可穿戴能源存储系统中的应用潜力。