目前，多孔电极广泛应用于固态超级电容器（SCs）中。一般来说，在多孔电极中嵌入均匀的离子渗透网络是实现凝胶电解质高容量的关键。然而，由于交联聚合物链的缠绕和粘性，凝胶电解质的渗透性往往很差。与液体电解质中的电极相比，电极电容对凝胶穿透性的依赖性导致了其显著的性能下降。大量研究选择通过限制电极的质量负载和厚度来缓解低凝胶渗透性，从而又导致面电容较小。

近日，澳大利亚新南威尔士大学王大伟，瑞典斯德哥尔摩大学Hongyi Xu报道了提出了一种不同的固态SCs电极设计概念，目的是在所有指标（重量、面积和体积）上实现通用的高电容。该策略涉及到使用非多孔的二维(2D)纳米流体结构，这种结构本质上是电子和离子的双重导电，将其作为固态SCs的电极活性材料。

文章要点

1）研究人员使用一种具有层状2D导电聚合物-氧阴离子结构的钨酸盐阴离子连接的聚苯胺（TALP）来验证该策略。研究人员观察到，层状TALP (c=1.18 nm)中存在横向承压水，它形成了本质上水合的纳米流体通道，具有离子导电性。此外，TALP中受限水合离子通道的尺度接近双倍德拜长度（2λ），这有利于高密度电荷存储。

2）研究人员还发现，TALP的层状纳米流通道在机械压实下可保持规则离子通道的稳健性，这与可变形的复杂碳网络不同。这一特性使粉状TALP能够压制成表观密度高达1.8 g cm⁻³、极低孔隙率（5.56%）的球团电极。研究发现，初级TALP粒子在微球中剪切和熔化，即使没有外部电解液浸透，也会在整个电极中形成一个扩散的纳米流控离子渗透网络。

3）实验结果显示，该纳米流体TALP颗粒电极在液体和凝胶电解质中表现出几乎相同的高面电容（9.10 vs. 8.94 F cm⁻²），以及重量和容量电容，这使得其在固态SCs中具有优异的整体电容性能，在很大程度上超过了许多最先进的多孔电极。

参考文献

Xiao, K., Yang, T., Liang, J. et al. Nanofluidic voidless electrode for electrochemical capacitance enhancement in gel electrolyte. Nat Commun 12, 5515 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-25817-8

https://doi.org/10.1038/s41467-021-25817-8