摘要：溶液挤出法能够连续化制备纤维储能器件,设计与开发高离子电导率的凝胶电解质是实现纤维储能器件一体化挤出的关键.使用海藻酸钙作为聚合物骨架,制备出海藻酸钙/硝酸锂凝胶电解质,其离子电导率高达145.3 mS/cm,并通过溶液挤出法实现了纤维超级电容器的连续制备.基于该凝胶电解质构建的纤维超级电容器,其电压窗口最高可以达到1.8 V,并在0.05~2.00A/g电流密度下均可正常工作.当纤维超级电容器的充放电电流密度由0.05A/g增加到0.50A/g,容量保持率为99.7%.经过1000圈的充放电循环后,纤维超级电容器的容量保持率为99.3%.通过优化凝胶电解质组分、纤维电极直径、凝固浴的浓度和温度,纤维超级电容器的制备速度可以达到20 m/min,最终能够连续构建长度超过3000 m的纤维超级电容器,有望应用于可穿戴电子器件领域.

摘要：水系锌离子电池由于具有安全性高、成本低的特点,在柔性储能领域得到广泛关注.然而,传统柔性水系锌离子电池处于零下温度时,由于其电解质的凝固,电池容量会发生严重衰减.此外,当电池承受大幅度的形变后,其外包装易发生破损,造成电解质中水分的挥发,最终导致器件失效.在本文中,我们开发了一种基于聚丙烯酰胺(PAM)和甘油(Gly)的耐低温、保湿凝胶电解质.PAM和Gly与水分子之间的强氢键作用不仅抑制了凝胶电解质在低温时的凝固,而且限制了电解质中自由水的挥发.基于该电解质的柔性水系锌离子电池在-40℃时仍具有优良的电化学性能,并且无封装的电池在30天后仍保持了初始容量的98%.该工作提供了一种设计水系储能器件用耐低温、保湿凝胶电解质的新思路.

摘要：锂金属电池具有能量密度高的优点,有望成为下一代可充电电池.然而,其液态电解液泄露的风险及锂枝晶生长造成的短路等问题阻碍了其应用.使用凝胶电解质被认为是提高锂金属电池安全性的有效方法,但是因锂枝晶生长导致循环寿命差的问题仍未有效解决.本文设计了一种结合原位聚合和硼酸添加剂双重效果的凝胶电解质(B-GPE),并组装了锂金属电池进行测试.其中,原位聚合的方法使得凝胶电解质与电极界面接触良好,硼酸添加剂一方面可以增强锂盐的稳定性,抑制副反应发生;另一方面可以形成稳固的SEI膜,抑制锂枝晶的生长.以上双重作用使得这种凝胶电解质应用于锂金属电池可以获得超长循环寿命,在0.5 C的倍率下循环950圈仍有87.7%的容量保持率,是目前类似的凝胶电解质、液态电解液和固态电解质应用中循环寿命最出色的.该结果证明结合原位聚合和硼酸添加剂双重效果是制备高性能凝胶电解质的简单且有效的策略,并进一步为锂金属电池的广泛应用提供了有价值的方法.

摘要：将三氟甲烷磺酸锂(LiCF3SO3)、碳酸丙烯酯(PC)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)以及2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPAP)混匀后,采用紫外光固化法制备高分子透明凝胶电解质.其中,LiCF3SO3、PC、PEGDA和DMPAP的加入量是影响凝胶电解质电导率的四个主要因素,各因素分别设置5个水平,采用L25(54)正交设计进行试验,以凝胶电解质的电导率作为考察指标.通过极差分析,得出影响电导率的因素顺序为LiCF3SO3>PC>PEGDA>DMPAP,制备试验中LiCF3SO3、PC和PEGDA的最佳质量比为0.3∶3∶1.采用紫外-可见光谱仪、XRD、四探针电导率测定仪分别对凝胶电解质的光透过率、结晶程度和电导率进行了表征.结果表明,所制备的凝胶电解质具有较高的可见光透过率和电导率.通过在水中浸泡及外界自然环境下放置试验,测试表明所制得的凝胶电解质的稳定性较好.

摘要：研究了以凝胶电解质和无机纳米复合电解质取代液态电解质,在保持体系电导率的同时,增强对溶剂的保持能力,提高DSCs的稳定性。以自由基聚合法制备了聚(4-乙烯基吡啶)作为骨架,通过化学交联制备了具有三维网络结构的凝胶电解质体系,并与TiO2纳米粉末复合制备了有机-无机纳米复合电解质体系。利用FTIR、交流阻抗、差热分析等方法对纳米复合电解质体系进行了分析与表征。制备了纳米复合材料作为电解质的准固态染料敏化太阳电池,并测定了电池的光电性能。结果表明:化学交联法制备的凝胶电解质和纳米复合电解质均具有与液态电解质相当的电导率,而其对电解质溶剂的保持能力相对于液态电解质体系有所提高;复合电解质体系中的TiO2纳米颗粒既可以作为体系的骨架,又提高了体系的热稳定性。以纳米复合电解质制备的DSC光电转换效率达到了3.3%(1cm2有效面积,100mW/cm2光强)。

摘要：设计合成了分别悬挂磺酸官能团、磺酸锂官能团和烷基链官能团的三种结构的离子液体基聚合物,用于聚合物凝胶电解质的制备,并应用于染料敏化太阳能电池中.结果发现这三种聚合物含量的变化对电池性能的影响有较大差别.悬挂普通烷基链官能团的离子液体基聚合物(P-CH3I)的加入,由于增加了电解质的粘度,使得电池的性能随着P-CH3I含量的增加而变差;悬挂磺酸锂官能团的离子液体基聚合物P-LiI加入使电池的性能略微下降,而悬挂磺酸官能团的离子液体基聚合物P-HI加入到离子液体电解质后,在一定浓度范围内能改善离子的扩散等性能,从而使基于这种离子液体基聚合物的电池的光电性能相对较好.并通过电解质AFM微观形貌的研究解释了这三类电解质中离子扩散的差异以及光电性能的差别.

摘要：采用改进Stober法,通过调节反应物的配比对纳米SiO_(2)微球的尺寸进行调控;同时,为改善SiO_(2)与有机体系的相容性,采用硅烷偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)对SiO_(2)进行了表面改性。研究发现:乙醇和正硅酸乙酯的体积比显著影响SiO_(2)的微球尺寸,乙醇用量越大,粒径越小;随着KH570用量的增加,SiO_(2)表面羟基含量先急剧下降,后趋于稳定;含7%纳米SiO_(2)的聚甲基丙烯酸酯(PMMA)复合凝胶电解质的电化学性能、导电性能和力学性能均明显增加。将纳米SiO_(2)复合凝胶电解质组装为导电玻璃(ITO)‖SiO_(2)/碳酸丙烯脂-高氯酸锂(PC-LiClO_(4))/PMMA‖金属-超分子聚合物‖ITO的透射式全固态电致变色器件,可在蓝紫色和黄绿色之间变色,与空白样品相比,其色差明显增大。

摘要：近年来钠离子电池的能量、功率密度与循环寿命均得到了长足发展,然而常规电解液/隔膜体系由于易燃、易挥发,导致钠离子电池存在严峻安全隐患。为了提高钠离子电池的安全性,近年来固态电解质得到了广泛的关注,尤其以聚合物为基底的固态、凝胶电解质得到了快速发展。本文首先梳理了聚合物电解质基础的发展脉络与研究常用的理论模型,接着综述了固态与凝胶两类聚合物电解质在钠离子电池中的应用研究进展,对涉及的不同材料改性技术、聚合物电解质制备工艺、新型材料设计进行了评价。综合分析表明,聚合物固态电解质采用低聚物、无机纳米颗粒掺杂、功能分子设计等方法,逐步实现了固态电池的适用温度由90℃向室温、低温的成功转变;凝胶电解质室温电导率较高,有机小分子与聚合物基底之间通过分子间力作用增强钠盐溶剂化作用,成功地与不同正、负极材料搭配,普遍实现了室温凝胶钠离子电池,同时回顾了水凝胶在构建水系钠离子电池中的优势与现阶段的研究不足。最后提出聚合物电解质在钠离子电池中应用的研究报道中需要注意的问题,并且展望了未来材料设计、表征技术的可能发展方向。

摘要：前言针对锂离子电池存在安全隐患、充电速率慢等缺点,本研究设计了一种新型固态柔性可快充电池。电池的正负极分别选用多孔碳和纳米钛酸锂/碳复合材料,同时设计并制备了一种具有自发铁电极化的P(VDF-TrFE)/BaTiO3多孔薄膜,将含Li+电解液引入到该结构中,使其形成凝胶电解质,可以防止在使用过程中电池电解液的泄漏,从而保证电池使用过程中的安全性。复合薄膜自发极化形成的内建电场可加速正负电荷的迁移,提高电池的充电速率。

摘要：以多钒酸盐K11 H[(VO)3(SbW9 O33)2]·27H2O(POVs)和聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)构筑了POVs⁃PDDA自愈合水凝胶,结果表明:POVs和PDDA的浓度、体系的pH对POVs⁃PDDA水凝胶的强度具有显著的影响;该凝胶具有良好的自愈合性以及离子传导能力,能够作为凝胶电解质组装成锌锰电池和柔性软包电池,并表现出较高的放电比容量、良好的倍率性能以及较高的循环稳定性,从而能够保证锌锰电池稳定工作,也为柔性储能器件的设计开发提供了新的研究思路.