AFM: 用于可拉伸高能量密度电化学电容器的氧化还原增强离子凝胶

开发具有高能量和高功率密度的可拉伸储能设备对未来的可穿戴/可变形电子产品提出了重大挑战。本研究提出了将有机二硫化物作为氧化还原物种的新型氧化还原（R）-离子凝胶，用于高能量、可拉伸的氧化还原增强固态电化学电容器（R-SEC）。制备R-SEC时使用了由四乙基硫脲二硫化（TETDS）、1-乙基-3-甲基咪唑鎓双（三氟甲基磺酰基）亚胺（[EMI][TFSI]）和物理交联聚合物网络（聚偏氟乙烯-共六氟丙烯，P(VDF-HFP)）制成的R离子凝胶，并将其夹在两个碳质电极之间。R-SEC的循环伏安法和电静态充放电特性均显示出有效的氧化还原反应和非法拉第电容性储能。优化后的0.25 M TETDS R-离子凝胶的比电容为405 F g-1，83 %的倍率保持率，2000 次循环后的循环稳定性为80%，能量密度为117 Wh kg-1，功率密度为5.9 kW kg-1。此外，0.25 M TETDS增强了离子凝胶的机械性能，断裂应变从1.92增加到3.25，韧性从0.38增加到1.35 MJ m-3。最后，我们首次成功制备出了可拉伸R-SEC，它在100%应变时具有出色的拉伸/释放耐久性，体积能量密度为26.3 mWh cm-3，超过了已报道的可拉伸电容器的Ragone图上限。

图文简介

a )图解3DMC电极和R -离子凝胶的R-SEC组成，以及[ EMI ] [ TFSI ]，P ( VDF-HFP )和TETDS的化学结构。b )照片显示含有0.25 M TETDS的 -离子凝胶的优异机械性能。

扣式电池R-SECs的电化学性能

a) 0.25 m 凝胶基R-SEC在充电/放电过程中电池电位（黑色）以及正极（红色）和负极（蓝色）在4 A g-1下的相对电位（vs. Ag）。b )在5 mV s-1下的CV曲线以及在5-30 mV s-1的不同扫描速率下电容和扩散控制过程的贡献。

制备的TETDS R-离子凝胶的力学特性

基于波浪形电极和0.25 M R-离子凝胶的可拉伸R-SECs的电化学性能

论文信息

通讯作者： Kyung Gook Cho, Won Cheol Yoo, Keun Hyung Lee