Methodenartikel

Synthese eines Gel-Polymer-Elektrolyten für Superkondensatoren, Zusammenbau eines Superkondensators mit einer Knopfzelle und Messung der Leistung von Gel-Elektrolyten

DOI:

10.3791/64057

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30. November 2022

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1School of Chemical Engineering and Materials Science, Department of Intelligent Energy and Industry, Department of Advanced Materials Engineering, Chung-Ang University, 2School of Energy, Materials and Chemical Engineering, Korea University of Technology and Education

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Wir stellen ein Protokoll vor, um die elektrochemischen und physikalischen Eigenschaften eines Superkondensator-Gel-Polymer-Elektrolyten mit Hilfe einer Knopfzelle zu testen.

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Superkondensatoren (SC) haben aufgrund ihrer hohen Dichte und langen Zyklenleistung als Energiespeicher Aufmerksamkeit erregt. SCs, die in Geräten verwendet werden, die in dehnbaren Systemen betrieben werden, benötigen dehnbare Elektrolyte. Gel-Polymer-Elektrolyte (GPEs) sind ein idealer Ersatz für flüssige Elektrolyte. Polyvinylalkohol (PVA) und Polyvinylidenfluorid-co-hexafluorpropylen (PVDF-HFP) werden aufgrund ihrer kostengünstigen, chemisch stabilen und hohen Ionenleitfähigkeit häufig als Elektrolyte auf Polymermatrixbasis für Superkondensatoren eingesetzt. Darin beschreiben wir die Verfahren zur (1) Synthese eines Gelpolymerelektrolyten mit PVA und PVDF-HFP, (2) zur Messung der elektrochemischen Stabilität der Gelpolymerelektrolyte durch zyklische Voltammetrie (CV), (3) zur Messung der Ionenleitfähigkeit der Gelpolymerelektrolyte durch elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS), (4) zum Zusammenbau symmetrischer Knopfzellen unter Verwendung von Aktivkohle (AC)-Elektroden mit den PVA- und PVDF-HFP-basierten Gelpolymerelektrolyten, und (5) Bewertung der elektrochemischen Leistung mittels galvanostatischer Lade-Entladungs-Analyse (GCD) und CV bei 25 °C. Darüber hinaus beschreiben wir die Herausforderungen und Erkenntnisse, die aus diesen Experimenten gewonnen wurden.

Einleitung

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Flexible SCs haben in den letzten Jahren für die Herstellung von Elektronik mit dehnbaren Displays und tragbaren Energiegeräten rasant zugenommen. Flexible SCs bestehen typischerweise aus flexiblen Elektroden1, Separatoren2 und dem Elektrolyten3 in einer flexiblen Anordnung. Daher sind GPEs aufgrund ihrer Flexibilität4, ihrer separatorfreien Natur, ihrer relativ hohen Ionenleitfähigkeit5 und ihrer Dünnschichtbildungsfähigkeit6 die effektivste Struktur.

Um die Polymermatrizen von GPEs herzustellen, wurden in den letzten Jahren Materialien wie Polymethylmethacrylat (PMMA), PVDF-HFP und PVA entwickelt. PVA und PVDF-HFP werden aufgrund ihrer geringen Kosten, ihrer chemischen Stabilität, ihres weiten Betriebstemperaturbereichs und ihrer hohen Ionenleitfähigkeit bei Raumtemperatur (RT) besonders häufig als Polymermatrix-basierte Elektrolyte für SCs eingesetzt.

Darin beschreiben wir ein Syntheseverfahren für zwei repräsentative Polymermatrixmaterialien - PVA7 und PVDF-HFP - und die elektrochemische Charakterisierung des Polymermatrixmaterial-basierten Gelelektrolyten. Zusammenfassend veranschaulichen wir die allgemeine Synthese, die Materialverarbeitungsmethoden und die Leistungsbewertungsmethoden, die zur Herstellung dehnbarer SCs eingesetzt werden.

Für die Anwendung in flexiblen SCs sollten Polymerelektrolyte die folgenden Eigenschaften aufweisen: (1) hohe Ionenleitfähigkeit bei Umgebungstemperatur, (2) hohe chemische und elektrochemische Stabilität, (3) gute mechanische Eigenschaften der Dimensionsstabilität und (4) ausreichende Verarbeitbarkeit von Dünnschichten. Diese Merkmale wurden durch EIS-, CV- und Zugversuche bestätigt. Die EIS- und CV-Messungen wurden mit einer Knopfzelle durchgeführt. Zunächst wurde die Ionenleitfähigkeit des Polymermatrix-basierten Elektrolyten gemäß der Gleichung mit Hilfe der Impedanz abgeschätzt. Zweitens wurden die chemischen und elektrochemischen Stabilitäten des Polymermatrix-basierten Elektrolyten durch die CV- und GCD-Tests abgeschätzt. Die Stabilitäten der Polymermatrix-basierten Elektrolyte wurden durch Kontrolle des vom CV getesteten Spannungsbereichs demonstriert. Drittens wurden die mechanischen Eigenschaften der Polymermatrix-basierten Elektrolyte durch Zugversuche bewertet.

Eine Knopfzelle wurde unter Verwendung von PVA- und PVDF-HFP-Polymermatrix-basierten Elektrolyten mit symmetrischen AC-Zellen hergestellt. Die Leistung der Superkondensatoren der beiden verschiedenen Knopfzellen-Superkondensatoren wurde bei 25 °C bewertet. Da es in dieser Arbeit hauptsächlich um PVA- und PVDF-HFP-Polymermatrix-basierte Elektrolyte geht, konzentriert sich der Rest dieser Arbeit auf diese Elektrolyte. Die detaillierten Abläufe dieser Experimente, die Schwierigkeiten bei der Durchführung und die aus diesen Experimenten gewonnenen Erkenntnisse werden im Folgenden beschrieben.

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Protokoll

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1. Synthese von PVA- und PVDF-HFP-Polymermatrix-basierten Elektrolyten

HINWEIS: Beim Umgang mit Methanol ist es am besten, eine direkte Exposition so weit wie möglich zu vermeiden.

  1. Elektrolytsynthese auf Basis von PVA-Polymermatrixen
    1. PVA (1 g) (Mw 146.000-186.000) wird in doppelt destilliertem Wasser (10 mL) im Wasserbad bei 90 °C aufgelöst und bei 500 U/min gerührt, bis eine klare Lösung entsteht. Dann H3PO4 (1 mL) in die heiße Lösung geben, unter ständigem Rühren bei RT für 24 h.
    2. Gießen Sie den dehnbaren Polymerelektrolyten in eine Petrischale aus Glas und trocknen Sie ihn über Nacht in einem Vakuumofen bei 40 °C.
      HINWEIS: Die Dicke des GPE in der Form sollte ca. 1 mm betragen.
    3. Ziehen Sie die getrockneten Folien von den Formen ab und schneiden Sie sie für die weitere Prüfung in 19 mm große Proben.
  2. PVDF-HFP-Polymermatrix-basierte Elektrolytsynthese
    1. Bereiten Sie einen Gel-Polymer-Elektrolyten im Lösungsgussverfahren vor. Zuerst PVDF-HFP (MW 400.000) (3 g) in Dimethylformamid (DMF, 15 mL) mit einem Deckelbehälter bei RT auflösen und bei 500 U/min 3 h lang rühren, bis eine homogene, niedrigviskose Lösung entsteht.
    2. Diglycidylether aus Bisphenol-A (DEBA; 1 g), Poly(ethylenglykol)-diglycidylether (PEGDE; 3 g) und Diaminopolypoly (Propylenoxid) (DPPO; 8 g) zu der in Schritt 1.2.1 hergestellten Lösung geben und 6 h lang bei 500 U/min konstant bei Raumtemperatur rühren.
    3. Gießen Sie die resultierende Mischung in eine runde Polytetrafluorethylenplatte oder eine Petrischale aus Kunststoff und erhitzen Sie sie in einem Vakuumofen bei 80 °C für 24 Stunden, um die DMF-Lösung zu verdampfen und die gewünschte GPE zu erhalten.
    4. Das resultierende GPE auf RT abkühlen, mit einer Zentrifuge bei 12.329 × g 5 Minuten lang dreimal mit Methanol waschen, um das nicht umgesetzte Monomer zu entfernen, und 12 Stunden lang bei 60 °C unter Vakuum trocknen.
      HINWEIS: Die Dicke des geformten Gelpolymerelektrolyten beträgt ca. 100 μm. Der resultierende Gelpolymer-Elektrolyt zeigte hervorragende mechanische Eigenschaften, wenn das Gewichtsverhältnis von PEGDE:DEBA:DPPO auf 3:1:8 und der Gehalt an PVDF-HFP auf 20 Gew.-% optimiert wurde
    5. Bereiten Sie die synthetisierten GPEs vor, indem Sie die porösen Membranen in einen flüssigen Elektrolyten (1 M LiPF6 in EC/DMC = 1/1, v/v) für 24 Stunden in einer mit Argon gefüllten Handschuhbox eintauchen.
      HINWEIS: Die Aufnahme von flüssigem Elektrolyt nach 24-stündigem Einweichen betrug ca. 350 Gew.-%.

2. Charakterisierung der GPEs

  1. Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR)
    HINWEIS: Wir empfehlen die Verwendung eines aufgeschobenen abgeschwächten Totalreflexionszubehörs (ATR) mit dem FTIR-Spektrometer, um ortsaufgelöste FTIR-Spektren (hohe räumliche Auflösung von ~10μm 2) der Wechselwirkung zwischen den Polymermatrix-basierten Elektrolyten zu erfassen.
    1. Wählen Sie eine Probe mit den geeigneten Abmessungen für das FTIR-Mikroskop aus, um mit dem ATR-FTIR-Zubehör qualitativ hochwertige Spektren zu gewährleisten.
    2. Kalibrieren Sie das FTIR und nehmen Sie die gleichen Probenmessungen im Bereich von 500-4500 cm-1 bei einer Auflösung von 5 cm-1 vor. Dieser Prozess beinhaltet die Kühlung des Detektors und lässt ausreichend Zeit für die Stabilisierung.
    3. Erfassen Sie ein geeignetes Hintergrundspektrum, um es vom Probenspektrum zu subtrahieren.
    4. Wählen Sie je nach geeignetem Ziel den Interessenbereich aus, und konzentrieren Sie sich auf denselben Bereich für die Analyse.
    5. Nachdem Sie den interessierenden Bereich bestimmt haben, befestigen Sie das ATR-Zubehör am FTIR-Mikroskopobjektiv. Senken Sie das ATR-Zubehör ab, bis es die Probe eng berührt, und sammeln Sie dann das Probenspektrum.
    6. Führen Sie die Datenverarbeitung nach dem Sammeln der FTIR-Spektren durch.
  2. Röntgenbeugung (XRD)
    1. Mahlen Sie das Probenpulver mit einem Achatmörtel. Tragen Sie dann das Pulver auf den Probenhalter des Röntgendiffraktometers auf, um das Loch zu füllen, bis es überläuft, und drücken Sie, um eine gleichmäßige, glatte Oberfläche zu bilden. Die instrumentellen Parameter der XRD-Analyse sind in den Referenzen 8,9 beschrieben.
    2. Halten Sie vor der Messung der filmförmigen XRD-Muster der Probe den auf Polymermatrix basierenden Elektrolyten so flach wie möglich im Halter. Die instrumentellen Parameter der XRD-Analyse waren die gleichen wie in Schritt 2.2.1 beschrieben.

3. Vorbereitung der Komposit-AC-Elektrode

  1. Bereiten Sie eine pulverförmige Kompositelektrode vor, indem Sie AC, leitfähigen Kohlenstoff und PTFE-Bindemittel in einem Massenverhältnis von 8:1:1 mit einem Mörtel mischen, bis sie zu einem Teig wird. Geben Sie einen Tropfen Isopropanol (IPA; 0,1-0,2 ml) zum Teig und verteilen Sie die Mischung wiederholt, um sie gründlich zu vermischen.
  2. Den Teig mit einer Walze ausrollen, um die gewünschte Dicke (~100 mm) zu erreichen, und AC-Elektroden mit einem Radius von 14 mm konstruieren.
  3. Trocknen Sie die AC-Elektrode 24 h lang bei 80 °C im Ofen, um das IPA vollständig zu verdampfen.

4. Vorbereitung und Prüfung von Knopfzellen

  1. Erhitzen Sie 15 mL H3PO 4-PVA auf 80 °C und tauchen Sie die AC-Elektroden 10 min lang in diese Lösung. Trocknen Sie die Elektroden nach dem Vorgang 4 h lang in einer Haube, um das Wasser zu verdampfen.
  2. Drücken Sie die beiden AC-Elektroden gegenüber, wobei der Polymerelektrolyt dazwischen liegt, um eine Sandwichstruktur zu bilden.
  3. Um die Knopfzelle mit dem PVDF-HFP-Gel vorzubereiten, bauen Sie die symmetrische AC-Zelle mit dem in Schritt 4.1 eingeweichten Elektrolyten zusammen
    HINWEIS: Abbildung 3 zeigt ein Schema der Knopfzellenanordnung.
  4. Um die Knopfzellen für den Test vorzubereiten, verschließen Sie die Knopfzelle 2032 mit einer Zellenkappe und crimpen Sie sie zwei- bis dreimal mit einer manuellen Crimpmaschine.

5. EIS-, CV- und GCD-Prüfverfahren für die PVA- und PVDF-HFP-GPEs

HINWEIS: Die Potentiostaten bestehen aus einem Arbeitssensor (WS), einer Arbeitselektrode (WE), einer Referenzelektrode (RE) und einer Gegenelektrode (CE).

  1. Kombinieren Sie vor dem Testen des Zwei-Elektroden-Systems die WS-Leitung mit der WE-Leitung, die als WE arbeitet, und die RE-Leitung mit der CE-Leitung, die als CE arbeitet.
  2. Setzen Sie dann die Knopfzelle in die Halterung ein, die für den elektrochemischen Test verwendet wurde, und verbinden Sie die WE-Leitung und die CE-Leitung auf beiden Seiten.
    HINWEIS: Alle Tests wurden mit den vorbereiteten Knopfzellen durchgeführt.
  3. EIS-Prüfung
    HINWEIS: Der Schritt "Ruhezeit" ist notwendig, um die Zelle vor dem EIS-Test zu stabilisieren. Das Programm Smart Management 6 wird zum Einstellen der Sequenz und zur Messung des elektrochemischen Ergebnisses verwendet.
    1. Führen Sie das Programm aus, und legen Sie die Sequenzdatei für das EIS-Messexperiment fest.
    2. Klicken Sie auf die Option Experiment , um eine neue Datei zu generieren, und klicken Sie dann auf die Schaltfläche Hinzufügen , um den ersten Schritt zu generieren.
    3. Legen Sie dann die Parameter Ruhezeit der Sequenzdatei fest. Legen Sie die Registerkarte Steuerung auf Konstant fest. Legen Sie den Typ, den Modus und den Bereich auf der Registerkarte Konfiguration auf PSTAT, Timer Stop bzw. Auto fest.
    4. Führen Sie komplexe Impedanzmessungen mit einem EIS-System im Frequenzbereich von 100 kHz bis 0,01 Hz durch.
    5. Klicken Sie auf die Schaltfläche Hinzufügen , um den nächsten Schritt zu generieren.
    6. Klicken Sie auf die Schaltfläche Steuerung und stellen Sie sie als EIS ein. Legen Sie für die Konfiguration den Typ, den Modus und den Bereich auf PSTAT, LOG bzw. AUTO fest.
    7. Führen Sie das EIS bei 100 kHz-0,01 Hz durch. Legen Sie dazu den Anfangswert (Hz) und den Mittelwert (Hz) auf denselben Wert fest, 100 x 103, und den Endwert (Hz) auf 1 x 10-2. Legen Sie die Bias-Werte (V) auf 400 x 10-3 fest. Klicken Sie dann auf die Schaltfläche Ref und stellen Sie sie auf Eref ein.
    8. Das resultierende Signal muss eine lineare Reaktion auf das angelegte Signal aufweisen. Stellen Sie daher die Amplitude (Vrms) auf 10 x 10-3 ein.
    9. Legen Sie die Dichte und die Iteration für dieses Experiment auf 10 bzw. 1 fest.
    10. Klicken Sie auf die Schaltfläche Speichern unter , um die Datei für EIS-Tests zu speichern.
    11. Klicken Sie auf Auf CH anwenden und führen Sie die Datei für EIS-Tests aus, um Ergebnisse zu erhalten.
  4. CV-Test
    HINWEIS: In diesem Fall hängt die Betriebsspannung von dem Lösungsmittel ab, das zur Vorbereitung des GPE verwendet wurde.
    1. Führen Sie das Programm aus, um die Sequenzdatei zu generieren.
    2. Klicken Sie auf Experiment , um eine neue Datei zu generieren, und klicken Sie dann auf die Schaltfläche Hinzufügen , um den ersten Schritt zu generieren.
    3. Legen Sie die Parameter der Sequenzdatei fest: Control als SWEEP, Type, Mode und Range in Configuration als PSTAT, CYCLIC bzw. AUTO, Ref als Eref, Initial (V) und Middle (V) als 0,0 und Final (V) als 800 x 10-3.
    4. Führen Sie CV mit Abtastraten von 5, 10, 20, 50 und 100 mV/s durch. Erstellen Sie dazu fünf identische Schritte und stellen Sie die Scanrate (V/s) auf 5 x 10-3, 10 x 10-3, 20 x 10-3, 50 x 10-3 und 100 x 10-3 ein, um die oben genannten Scanraten in der angegebenen Reihenfolge zu verwenden. Legen Sie die anderen Parameterwerte auf die gleichen wie in Schritt 5.4.3 fest.
      1. Legen Sie in jeder Scanrate den Wert für Ruhezeit(en) auf 0 und die Segmente auf 21 fest. Die Formel "2n+1" (n ist die Anzahl der gewünschten Zyklen) wurde verwendet, um den Wert der Segmente zu bestimmen. Für die Bedingung "Abschneiden" wurde "Element" auf "Schritt Ende" und "Weiter als nächstes" festgelegt.
      2. Legen Sie in der Einstellung Sonstiges den Elementwert auf Zeit(en) und OP auf >= fest. Der Delta-Wert drückt die Bedingungen für die Datenerfassung aus. Um fast 300 Datenpunkte bei jeder Abtastrate zu erfassen, legen Sie den Delta-Wert auf 0,9375, 0,5, 0,25, 0,125 und 0,0625 fest.
      3. Legen Sie für den Zyklusstabilitätstest die Abtastrate (V/s) auf 100 x 10-3 und die Segmente auf 2001 für den 1000-Zyklus-Test fest. Legen Sie die anderen Parameterwerte auf die gleichen wie in Schritt 5.4.4.2 fest.
    5. Um die Sequenzdatei für den CV-Test zu speichern, klicken Sie auf die Schaltfläche Speichern unter .
    6. Klicken Sie auf Auf CH anwenden und führen Sie die Sequenzdatei des CV-Tests aus, um die Ergebnisse zu erhalten.
  5. GCD-Prüfung
    1. Führen Sie das Programm wie in Schritt 5.3.1 beschrieben aus und erstellen Sie eine neue Datei für den GCD-Test.
    2. Klicken Sie auf Experiment , um eine neue Datei zu generieren, und klicken Sie dann auf die Schaltfläche Hinzufügen , um den ersten Schritt zu generieren.
    3. Legen Sie die Parameter der Sequenzdatei fest. Legen Sie die Steuerung auf Konstante fest. Legen Sie den Typ, den Modus und den Bereich in der Konfiguration auf GSTAT, Normal bzw. Auto fest. Der GCD-Test beginnt mit einer Aufladung.
    4. Legen Sie Ref. auf Null fest. Der Strom(A)-Wert ist abhängig von der Stromdichte und dem Elektrodengewicht. Für den GCD-Test wurde eine Stromdichte von 1 mA/g gewählt.
      1. Klicken Sie für die Abschaltbedingung auf Artikel und stellen Sie ihn auf Spannung ein. Legen Sie OP auf >= und den Delta-Wert auf 800 x 10-3 fest, und gehen Sie als nächstes weiter. Legen Sie für die Einstellung Sonstiges das Element auf Zeit(en), OP auf >= und den Delta-Wert auf 1 fest.
    5. Klicken Sie auf die Schaltfläche Hinzufügen , um den nächsten Schritt (Entleerungsschritt) zu erstellen.
      HINWEIS: Dieser Schritt ist genauso eingestellt wie der Ladeschritt, aber die aktuelle Richtung ist anders.
      1. Für die Entladung ist der Wert des Stroms derselbe wie der Ladefluss, aber die Stromrichtung ist umgekehrt. Legen Sie den Wert von Current(A) auf den gleichen Wert wie in Schritt 5.5.4 fest, bei dem es sich um einen Charing-Schritt handelt.
      2. Legen Sie für die Bedingung "Abschaltung" das Element auf "Spannung", "OP" auf <=, den Delta-Wert auf 0 und "Weiter als nächstes" fest. Legen Sie für die Einstellung Sonstiges das Element auf Zeit(en), OP auf >= und den Delta-Wert auf 1 fest.
    6. Klicken Sie auf die Schaltfläche Hinzufügen , um den nächsten Schritt (Schleifenschritt) zu erstellen.
      1. Legen Sie das Steuerelement auf Schleife fest, und legen Sie für Konfiguration den Typ auf Zyklus und Iteration auf 21 fest.
      2. Legen Sie für Bedingung-1 der Cut-Off-Bedingung das Element in Liste 1 auf Loop Next fest. Legen Sie für jede Stromdichte Go Next auf SETP-2 für 1 mA/g fest.
    7. Klicken Sie auf die Schaltfläche Speichern unter , um die Sequenzdatei des GCD-Tests zu speichern.
    8. Klicken Sie auf Auf CH anwenden und führen Sie die Sequenzdatei des GCD-Tests aus, um die Ergebnisse zu erhalten.

6. Testen von dehnbarem Gel

  1. Bereiten Sie rechteckige Gelfilme mit Abmessungen von 1 cm × 10 cm vor und wiederholen Sie die folgenden Schritte mindestens zweimal mit verschiedenen Proben, um einen angemessenen Wert zu erhalten.
  2. Fixieren Sie die vorbereitete Probe zwischen zwei Spannzeugen der Zugprüfmaschine. In dieser Studie wurde der Abstand auf 5 cm festgelegt.
  3. Stellen Sie den gewünschten Spaltwert ein, indem Sie die Taste so einstellen, dass der Griff an der Oberseite abgesenkt wird.
  4. Führen Sie das Programm aus, um die Sequenzdatei zu generieren.
    1. Wählen Sie die Testmethode aus. Hier wurde der Belastungs-Dehnungs-Test gewählt.
    2. Wählen Sie als Nächstes die Anzahl der Testversionen aus, und wenden Sie die ausgewählte Anzahl an. Überprüfen Sie dann die Testbedingungen und stellen Sie die Dehnungsgeschwindigkeit auf 50 mm/min ein.
    3. Speichern Sie die Datei und wenden Sie sie auf das Programm an. Klicken Sie dann auf die Schaltfläche Start .

7. Verformungstest für dehnbares Gel

  1. Bereiten Sie rechteckige Gelfilme mit den Abmessungen 1 cm × 10 cm vor und wiederholen Sie den Test zweimal.
  2. Fixieren Sie die vorbereitete Probe zwischen zwei Spannzeugen der Zugprüfmaschine mit einem Abstand von 5 cm.
  3. Führen Sie das Programm aus, um die Sequenzdatei zu generieren.
    1. Wählen Sie die Testmethode aus. Wählen Sie hier den Belastungs-Dehnungs-Test aus.
    2. Wählen Sie die Anzahl der Versuche aus und wenden Sie die ausgewählte Anzahl an. Überprüfen Sie dann die Testbedingungen, stellen Sie die Dehnungsgeschwindigkeit auf 50 mm/min und die Verschiebung auf 10 mm ein. Wiederholen Sie diesen Vorgang 10 Mal.
    3. Speichern Sie die Datei und wenden Sie sie auf das Programm an. Klicken Sie dann auf die Schaltfläche Start .

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Ergebnisse

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PVA wurde häufig als Elektrolyt auf Polymermatrixbasis für SCs eingesetzt, da es biologisch abbaubar, kostengünstig, chemisch stabil und ungiftig ist, einen weiten Betriebstemperaturbereich aufweist und die Fähigkeit zur Bildung transparenter Filme aufweist10,11. PVA verbessert die Ionenleitfähigkeit aufgrund seiner Hydroxylgruppen, die Wasser absorbieren12. In dieser Studie stellten wir den PVA-basierten Gelelektrolyten her, indem wir H

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Diskussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Unser Ansatz zur Entwicklung dehnbarer SCs umfasste die Synthese von GPEs und deren anschließende Bewertung in prototypischen Knopfzellen. Insbesondere wurden die PVA- und PVDF-HFP-basierten GPEs in Knopfzellen mit symmetrischen AC-Elektroden oder SUS-Platten getestet. Zu den kritischen Schritten bei diesem Ansatz gehören 1) die Verhinderung der Blasenbildung während der Vorbereitung von GPEs, 2) die Entwicklung eines Zellmontageverfahrens, das einem funktionierenden Superkondensator ent...

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Offenlegungen

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Die Autoren haben keinen Interessenkonflikt offenzulegen.

Danksagungen

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Die Forschung wurde durch das von KIAT betriebene Competency Development Program for Industry Specialists des koreanischen MOTIE (Nr. P0012453, Next-generation Display Expert Training Project for Innovation Process and Equipment, Materials Engineers) und die Forschungsstipendien der Chung-Ang University im Jahr 2021 unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
1 M LiPF6 in EC/DMC=1/1, v/vSigma aldrich746738Elektrolyt für pvdf-hfp Polymer-basierter Gelelektrolyt
AktivkohleSigma aldrich902470Aktivmaterial
Ag/AgCl-ElektrodeBASiRE-5BReferenzelektrode
RußSigma aldrich699632Leitfähiges Material
Diamino-Poly (Propylen (DPPO)Sigma aldrich80506-64-5Corss-Verbindungsmaterial für pvdf-hfp-Polymer-basierter Gelelektrolyt
Diglycidylether von Bisphenol-A (DEBA)Sigma aldrich106100-55-4corss-Verbindungsmaterial für pvdf-hfp-Polymer-basiertes Gelelektrolyt
Dimethylformamid (DMF)SamchunD0551
Elektroden-PressmaschineRotechMP200
ExtraktorWonA TechProgramm konvertieren (Rohdaten in Excel)
Isopropanol (IPA)SamchunI0346Lösungsmittel zum Schmelzen des Bindemittels
PhosphorsäureSamchun00P4277
Poly (Ethylenglykol) Diglycidylether (PEGDE)Sigma aldrich475696Corss Verbindungsmaterial für pvdf-hfp Polymer Basis Gelelektrolyt
Polytetrafluorethylen ( PTFE)Sigma aldrich430935Bindemittel
Polyvinylalkohol (PVA)Sigma aldrich9002-89-5
Polyvinylidenfluorid-co-hexafluorpropylen (PVDF-HFP)Sigma aldrich427160
PotentiostatWonA TechZive SP1
Pt-ElektrodeBASiMW-018122017Gegenelektrode
Smart Management 6(SM6)WonA TechProgramm zum Einstellen der Sequenz und zum Messen des elektrochemischen Ergebnisses
SchwefelsäureSamshunS1423Elektrolyt
ZugprüfmaschineNanotechNA-50KZugprüfmaschine
ZmanWonA TechEIS-Programm

Referenzen

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