高耐用、柔性的全固态超级电容器(ASCs)器件的开发会因为其在可穿戴应用中会受到不可避免的机械应力而极具挑战性。天然/人造纤维纺织因其优异的物理化学性能被认为是制造柔性ASCs的理想材料。
有鉴于此,澳大利亚伍伦贡大学郭再萍教授,哈工大袁国辉教授,河北农业大学(秦皇岛校区)Rong Liu报道了以负载聚苯胺的石墨烯包覆聚酯纤维为柔性电极,细菌纤维素(BC)纳米纤维增强聚丙烯酰胺为水凝胶电解质,设计了一种高性能ASC。
文章要点
1)这种ASC将可任意变形的纺织电极与BC增强的水凝胶相结合,具有高离子导电性(125 ms cm−1)、高抗拉强度(330 kPa)和超弹性(可伸长性高达1300%),使电极与电解质之间具有高度的稳定性/兼容性,符合柔性电子学的要求。
2)实验结果显示,这种ASC具有564 mF cm−2的高面电容、出色的倍率性能、良好的能量/功率密度,更重要的是,其具有优异的机械性能,在反复弯曲后不会出现明显的电容退化,突出了ASC在机械变形下的功能性。
这项工作提供了一种足够坚固的储能装置的有效设计策略,在实际可穿戴应用中显示出巨大的应用潜力。
参考文献
Xiaolong Li, et al, Engineering Textile Electrode and Bacterial Cellulose Nanofiber Reinforced Hydrogel Electrolyte to Enable High-Performance Flexible All-Solid-State Supercapacitors, Adv. Energy Mater. 2021
DOI: 10.1002/aenm.202003010
https://doi.org/10.1002/aenm.202003010