Методическая статья

Синтез гелеобразного полимерного электролита для суперконденсаторов, сборка суперконденсатора с помощью монетной ячейки, измерение производительности гелеобразного электролита

DOI:

10.3791/64057

⸱

30 ноября 2022 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
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

В этой статье

Краткое содержание

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

Представлен протокол проверки электрохимических и физических свойств суперконденсаторного геле-полимерного электролита с использованием монетной ячейки.

Аннотация

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

Суперконденсаторы (СК) привлекли внимание в качестве накопителей энергии благодаря своей высокой плотности и длительным циклам. СК, используемые в устройствах, работающих в растягивающихся системах, требуют растягивающихся электролитов. Гелевые полимерные электролиты (ГПЭ) являются идеальной заменой жидким электролитам. Поливиниловый спирт (ПВА) и поливинилиденфторид-ко-гексафторпропилен (PVDF-HFP) широко применяются в качестве электролитов на основе полимерной матрицы для суперконденсаторов из-за их низкой стоимости, химически стабильности, широкого диапазона рабочих температур и высокой ионной проводимости. В данной работе описаны методики (1) синтеза гелевого полимерного электролита с ПВА и PVDF-HFP, (2) измерения электрохимической стабильности гелевых полимерных электролитов методом циклической вольтамперометрии (CV), (3) измерения ионной проводимости гелевых полимерных электролитов с помощью электрохимической импедансной спектроскопии (EIS), (4) сборки симметричных монетных ячеек с использованием электродов с активированным углем (AC) с гелевыми полимерными электролитами на основе PVA и PVDF-HFP, и (5) оценка электрохимических характеристик с использованием гальваностатического анализа заряда-разряда (НОД) и CV при 25 °C. Кроме того, мы описываем проблемы и выводы, полученные в результате этих экспериментов.

Введение

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

В последние годы быстро развиваются гибкие SC для производства электроники с растягивающимися дисплеями и носимыми энергетическими устройствами. Гибкие СК обычно состоят из гибких электродов1, сепараторов2 и электролита3 в гибкой сборке. Таким образом, ГПЭ являются наиболее эффективной структурой благодаря своей гибкости4, отсутствию сепараторов, относительно высокой ионной проводимости5 и способности к образованию тонких пленок6.

Для получения полимерных матриц ГПЭ в последние годы были разработаны такие материалы, как полиметилметакрилат (ПММА), ПВДФ-ГФП и ПВА. PVA и PVDF-HFP особенно широко применяются в качестве электролитов на основе полимерной матрицы для SC из-за их низкой стоимости, химически стабильной, широкого диапазона рабочих температур и высокой ионной проводимости при комнатной температуре (RT).

В данной работе мы описываем способ синтеза для двух репрезентативных полимерно-матричных материалов - PVA7 и PVDF-HFP - и электрохимическую характеристику гелевого электролита на основе полимер-матричного материала. Подводя итоги, мы иллюстрируем общий синтез, методы обработки материалов и методы оценки характеристик, используемые для изготовления растягивающихся СК.

Для применения в гибких СК полимерные электролиты должны проявлять следующие свойства: (1) высокая ионная проводимость при температуре окружающей среды, (2) высокая химическая и электрохимическая стабильность, (3) хорошие механические свойства стабильности размеров и (4) достаточная технологичность тонких пленок. Эти характеристики были подтверждены с помощью испытаний EIS, CV и на растяжение. Измерения EIS и CV проводились с помощью таблетной ячейки. Во-первых, ионная проводимость электролита на основе полимерной матрицы была оценена по уравнению с использованием импеданса. Во-вторых, химическая и электрохимическая стабильность электролита на основе полимерной матрицы была оценена с помощью испытаний CV и GCD. Стабильность электролитов на основе полимерной матрицы была продемонстрирована путем управления диапазоном напряжений, испытанных с помощью CV. В-третьих, механические свойства электролитов на основе полимерной матрицы были оценены путем проведения испытаний на растяжение.

Монетная ячейка была изготовлена с использованием электролитов на основе полимерной матрицы PVA и PVDF-HFP с симметричными ячейками переменного тока. Производительность суперконденсаторов двух различных суперконденсаторов типа «таблетка» оценивалась при температуре 25 °C. Поскольку в данной работе в основном используются электролиты на основе полимерной матрицы PVA и PVDF-HFP, оставшаяся часть данной статьи посвящена этим электролитам. Подробные процедуры этих экспериментов, трудности в их проведении и выводы, полученные в результате этих экспериментов, описаны ниже.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

1. Синтез электролитов на основе полимерной матрицы PVA и PVDF-HFP

ПРИМЕЧАНИЕ: При работе с метанолом лучше избегать прямого воздействия, насколько это возможно.

  1. Синтез электролитов на основе полимерной матрицы ПВА
    1. Растворите ПВА (1 г) (Mw 146 000-186 000) в воде двойной дистилляции (10 мл) на водяной бане при температуре 90 °C и перемешайте при 500 об/мин до получения прозрачного раствора. Затем добавьте H3PO4 (1 мл) в горячий раствор при постоянном помешивании при RT в течение 24 ч.
    2. Вылейте растягивающийся полимерный электролит в стеклянную чашку Петри и высушите его в течение ночи в вакуумной печи при температуре 40 °C.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Толщина формованного GPE должна составлять примерно 1 мм.
    3. Содрать высохшие пленки с форм и нарезать их на экземпляры диаметром 19 мм для дальнейшей проверки.
  2. Синтез электролитов на основе полимерной матрицы PVDF-HFP
    1. Приготовьте гель-полимерный электролит методом литья в раствор. Сначала растворите PVDF-HFP (MW 400 000) (3 г) в диметилформамиде (DMF, 15 мл) в контейнере с крышкой при температуре RT и перемешивайте при 500 об/мин в течение 3 ч до образования однородного раствора с низкой вязкостью.
    2. В раствор, приготовленный на стадии 1.2.1, добавить диглицидиловый эфир бисфенола-А (ДЭБА; 1 г), поли (этиленгликоль) диглицидиловый эфир (ПЭГДЕ; 3 г) и диамино-поли (оксид пропилена) (ДППО; 8 г) и постоянно перемешивать при 500 об/мин при температуре окружающей среды в течение 6 ч.
    3. Вылейте полученную смесь в круглую политетрафторэтиленовую пластину или пластиковую чашку Петри и нагрейте ее в вакуумной печи при температуре 80 °C в течение 24 часов, чтобы испарить раствор DMF и получить желаемый GPE.
    4. Охладите полученный GPE до RT, трижды промойте его метанолом с помощью центрифуги при 12 329 × г в течение 5 минут, чтобы удалить непрореагировавший мономер, и высушите в вакууме в течение 12 часов при 60 °C.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Толщина сформированного гелеобразного полимерного электролита составляет примерно 100 мкм. Полученный гель-полимерный электролит показал отличные механические свойства, когда массовое соотношение PEGDE:DEBA:DPPO было оптимизировано до 3:1:8, а содержание PVDF-HFP было оптимизировано до 20 мас.%.
    5. Синтезированные ГПЭ подготавливают путем погружения пористых мембран в жидкий электролит (1 М LiPF6 in EC/DMC = 1/1, v/v) на 24 ч в перчаточном ящике, заполненном аргоном.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Поглощение жидкого электролита после замачивания в течение 24 ч составляло примерно 350 мас.%.

2. Определение характеристик ГПЭ

  1. Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR)
    ПРИМЕЧАНИЕ: Мы рекомендуем использовать надвижной аксессуар с ослабленным полным отражением (ATR) с ИК-Фурье спектрометром для сбора пространственно разрешенных ИК-Фурье спектров (высокое пространственное разрешение ~10мкм2) взаимодействия между электролитами на основе полимерной матрицы.
    1. Выберите образец с подходящими размерами для ИК-Фурье микроскопа, чтобы обеспечить высокое качество спектров с помощью аксессуара ATR-FTIR.
    2. Откалибруйте ИК-Фурье спектрометр и выполните те же измерения образца в диапазоне 500-4500 см-1 с разрешением 5 см-1 . Этот процесс включает в себя охлаждение детектора и предоставление достаточного времени для стабилизации.
    3. Соберите подходящий фоновый спектр для вычитания из спектра образца.
    4. В зависимости от подходящей цели выберите область интересов и сосредоточьтесь на той же области для анализа.
    5. После определения области интереса прикрепите аксессуар ATR к объективу ИК-Фурье микроскопа. Опустите аксессуар ATR до плотного контакта с образцом, а затем соберите спектр образца.
    6. Выполнение обработки данных после сбора ИК-Фурье спектров.
  2. Рентгеновская дифракция (XRD)
    1. Измельчите порошок образца с помощью агатовой ступки. Затем нанесите порошок на держатель образца рентгеновского дифрактометра, чтобы заполнить отверстие до тех пор, пока оно не переполнится, и сожмите, чтобы сформировать однородную гладкую поверхность. Инструментальные параметры рентгеноструктурного анализа описаны в ссылках 8,9.
    2. Перед измерением пленочных дифрактометров образца держите электролит на основе полимерной матрицы как можно более плоским в держателе. Инструментальные параметры анализа XRD были такими же, как описанные в шаге 2.2.1.

3. Подготовка композитного электрода переменного тока

  1. Приготовьте порошкообразный композитный электрод, смешав переменный ток, проводящий углерод и связующее из ПТФЭ в массовом соотношении 8:1:1 с помощью раствора до состояния теста. Добавьте в тесто каплю изопропанола (IPA; 0,1-0,2 мл) и многократно распределите смесь для ее тщательного перемешивания.
  2. Раскатайте тесто с помощью ролика для достижения желаемой толщины (~100 мм) и сконструируйте электроды переменного тока радиусом 14 мм.
  3. Высушите электрод переменного тока в духовке при температуре 80 °C в течение 24 часов, чтобы полностью испарить IPA.

4. Подготовка и тестирование монетоэлемента

  1. Нагрейте 15 мл H3PO4-PVA при 80 °C и погрузите в этот раствор электроды переменного тока на 10 минут. После процесса высушите электроды в колпаке в течение 4 ч, чтобы испарить воду.
  2. Прижмите два электрода переменного тока лицом к лицу с размещенным между ними полимерным электролитом, чтобы сформировать многослойную структуру.
  3. Аналогичным образом, чтобы получить ячейку типа «таблетка», содержащую гель PVDF-HFP, соберите симметричную ячейку переменного тока с использованием электролита, пропитанного на шаге 4.1
    ПРИМЕЧАНИЕ: На рисунке 3 показана схема сборки «монета-ячейка».
  4. Чтобы подготовить ячейки типа «таблетка» к тестированию, закройте ячейку 2032 колпачком и опрессуйте два или три раза с помощью ручного обжимного станка.

5. Методы испытаний EIS, CV и GCD для ГПЭ PVA и PVDF-HFP

ПРИМЕЧАНИЕ: Потенциостаты состоят из рабочего датчика (WS), рабочего электрода (WE), электрода сравнения (RE) и противоэлектрода (CE).

  1. Перед испытанием двухэлектродной системы объедините линию WS с линией WE, которая работает как WE, а линию RE с линией CE, которая работает как CE.
  2. Затем вставьте монетоприемник в держатель, используемый для электрохимического испытания, и соедините линию WE и линию CE с обеих сторон.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Все тесты проводились с использованием монетных ячеек, которые были приготовлены.
  3. Тест EIS
    ПРИМЕЧАНИЕ: Шаг «Время отдыха» необходим для стабилизации клетки перед тестом EIS. Программа Smart Management 6 используется для установки последовательности и измерения электрохимического результата.
    1. Запустите программу и задайте файл последовательности эксперимента по измерениям EIS.
    2. Нажмите на опцию «Эксперимент », чтобы создать новый файл, а затем нажмите на кнопку « Добавить », чтобы создать первый шаг.
    3. Затем установите параметры Rest Time файла последовательности. Установите вкладку Управление как Константа. Установите Тип, Режим и Диапазон на вкладке Конфигурация как PSTAT, Остановка таймера и Авто соответственно.
    4. Проведение комплексных измерений импеданса с помощью системы ЭИС в диапазоне частот 100 кГц-0,01 Гц.
    5. Нажмите на кнопку « Добавить », чтобы сгенерировать следующий шаг.
    6. Нажмите на кнопку Управление и установите его как EIS; для параметра Конфигурация установите Тип, Режим и Диапазон как PSTAT, LOG и AUTO соответственно.
    7. Проводите ЭИС на частоте 100 кГц-0,01 Гц. Для этого установите Начальное (Гц) и Среднее (Гц) одинаковое значение, 100 x 103, и Конечное (Гц) значение 1 x 10-2. Установите значения Смещения (V) как 400 x 10-3. Затем нажмите на кнопку Ref и установите ее как Eref.
    8. Результирующий сигнал должен проявлять линейный отклик на подаваемый сигнал. Поэтому установите амплитуду (Vrms) на 10 x 10-3.
    9. Установите Плотность и Итерацию равными 10 и 1 соответственно для этого эксперимента.
    10. Нажмите на кнопку «Сохранить как », чтобы сохранить файл для тестирования EIS.
    11. Нажмите « Применить к CH» и запустите файл для тестирования EIS, чтобы получить результаты.
  4. Тест на резюме
    ПРИМЕЧАНИЕ: В этом случае рабочее напряжение зависит от растворителя, используемого для приготовления ГПЭ.
    1. Запустите программу для создания файла последовательности.
    2. Нажмите кнопку «Эксперимент», чтобы создать новый файл, а затем нажмите кнопку « Добавить », чтобы создать первый шаг.
    3. Задайте параметры файла последовательности: Управление как SWEEP, Тип, Режим и Диапазон в конфигурации как PSTAT, CYCLIC и AUTO соответственно, Ref как Eref, Начальный (V) и Средний (V) как 0.0, а Конечный (V) как 800 x 10-3.
    4. Проводите CV со скоростью сканирования 5, 10, 20, 50 и 100 мВ/с. Для этого создайте пять одинаковых шагов и установите скорость сканирования (В/с) на 5 x 10-3, 10 x 10-3, 20 x 10-3, 50 x 10-3 и 100 x 10-3 для указанных выше скоростей сканирования, взятых по порядку. Установите значения других параметров так же, как и в шаге 5.4.3.
      1. В каждой скорости сканирования установите значение Время тишины как 0, а Сегменты — как 21. Для определения значения Сегментов использовалась формула "2n+1" (n - количество желаемых циклов). Для условия «Отсечение » для параметра «Элемент » было задано значение «Шаг в конце», а для параметра «Перейти дальше » — значение «Далее».
      2. В параметре Misc. установите значение элемента как Time(s), а OP как >=. Значение дельты выражает условия сбора данных. Чтобы собрать почти 300 точек данных при каждой скорости сканирования, установите значение дельты как 0,9375, 0,5, 0,25, 0,125 и 0,0625.
      3. Для испытания на стабильность циклов установите скорость сканирования (В/с) на 100 x 10-3 и установите для параметра Сегменты значение 2001 для теста на 1000 циклов. Установите значения других параметров так же, как и на шаге 5.4.4.2.
    5. Чтобы сохранить файл последовательности для теста CV, нажмите на кнопку «Сохранить как ».
    6. Нажмите « Применить к CH » и запустите файл последовательности CV-теста, чтобы получить результаты.
  5. Тест на НОД
    1. Запустите программу, как указано в шаге 5.3.1, и создайте новый файл для теста GCD.
    2. Нажмите кнопку «Эксперимент», чтобы создать новый файл, а затем нажмите кнопку « Добавить », чтобы создать первый шаг.
    3. Задайте параметры файла последовательности. Установите Управление как постоянное. Установите Тип, Режим и Диапазон в конфигурации как GSTAT, Нормальный и Авто соответственно. Тест на НОД начинается с оплаты.
    4. Установите Ref. равным нулю. Величина тока(А) зависит от плотности тока и массы электрода. Для испытания НОД была выбрана плотность тока 1 мА/г.
      1. Для условия Cut Off нажмите на Item и установите его как Voltage. Установите OP как >=, значение дельты как 800 x 10-3 и Go Next как Next. Для параметра Misc. установите для параметра Item значение Time(s), для параметра OP значение >= и для параметра Delta Value значение 1.
    5. Нажмите на кнопку « Добавить », чтобы создать следующий шаг (Этап выписки).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Этот шаг установлен так же, как и этап зарядки, но текущее направление отличается.
      1. Для разряда величина тока такая же, как и у зарядного потока, но направление тока противоположное. Установите значение Current(A) таким же, как на шаге 5.5.4, который является этапом тарификации.
      2. Для условия Отсечка установите Элемент как Напряжение, OP как <=, Значение дельты как 0, а Go Next как Next. Для параметра Misc. установите для параметра Item значение Time(s), для параметра OP значение >= и для параметра Delta Value значение 1.
    6. Нажмите на кнопку « Добавить », чтобы создать следующий шаг (Loop step).
      1. Установите для параметра Управление значение Цикл, а для параметра Конфигурация установите для параметра Тип значение Цикл , а для параметра Итерация — значение 21.
      2. Для Условия-1 условия Отсечь установите Элемент в списке 1 как Цикл далее. Для каждой плотности тока установите Go Next как SETP-2 для 1 мА/г.
    7. Нажмите кнопку «Сохранить как», чтобы сохранить файл последовательности теста GCD.
    8. Нажмите « Применить к CH» и запустите файл последовательности теста GCD, чтобы получить результаты.

6. Тестирование растягивающегося геля

  1. Подготовьте гелевые пленки прямоугольной формы с размерами от 1 см × 10 см и повторите следующие действия не менее двух раз с разными образцами для получения разумного значения.
  2. Зафиксируйте подготовленный образец между двумя захватами машины для испытаний на растяжение. В данном исследовании зазор был установлен в размере 5 см.
  3. Установите желаемое значение зазора, отрегулировав кнопку, чтобы опустить ручку сверху.
  4. Запустите программу для создания файла последовательности.
    1. Выберите метод тестирования. Здесь было выбрано испытание на напряжение-деформацию.
    2. Затем выберите количество пробных версий и примените выбранное число. Затем проверьте условия испытания и установите скорость растяжения на 50 мм/мин.
    3. Сохраните файл и примените его к программе. Затем нажмите на кнопку « Начать ».

7. Испытание на деформацию растяжимого геля

  1. Приготовьте гелевые пленки прямоугольной формы с размерами от 1 см × 10 см, и повторите тест дважды.
  2. Зафиксируйте подготовленный образец между двумя захватами машины для испытаний на растяжение с зазором 5 см.
  3. Запустите программу для создания файла последовательности.
    1. Выберите метод тестирования. Здесь выберите испытание на нагрузку-деформацию.
    2. Выберите количество испытаний и примените выбранное число. Затем проверьте условия испытания, установите скорость растяжения на 50 мм/мин и смещение на 10 мм. Повторите эту процедуру 10 раз.
    3. Сохраните файл и примените его к программе. Затем нажмите на кнопку « Начать ».

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

ПВС широко применяется в качестве электролита на основе полимерной матрицы для СК, поскольку он биоразлагаемый, недорогой, химически стабильный и нетоксичный, имеет широкий диапазон рабочих температур и обладает способностью к образованию прозрачной пленки10,11. ПВС усиливает ионную проводимость благодаря своим гидроксильным группам, которые поглощают воду12. В данном исследовании мы готовили гелевый электролит на основе ПВС путем смешиван...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

Наш подход к разработке растягиваемых СК заключался в синтезе ГПЭ и их последующей оценке в прототипных клетках «монеты». В частности, ГПЭ на основе PVA и PVDF-HFP были испытаны в монетных ячейках с симметричными электродами переменного тока или пластинами SUS. Важнейшие шаги в этом подходе включают в себя: 1) предотвращение образования пузырьков во время подготовки GPE, 2) разработку процедуры сборки ячеек, которая согласуется с работающим суперконденсатором, и 3) установление соответст...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

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

У авторов нет конфликта интересов, который можно было бы раскрыть.

Благодарности

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

Исследование было поддержано Программой развития компетенций для отраслевых специалистов корейского MOTIE под руководством KIAT (No P0012453, Проект подготовки экспертов по дисплеям нового поколения для инновационных процессов и оборудования, инженеров-материаловедов) и грантами исследовательских стипендий Университета Чунг-Анг в 2021 году.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
1 М LiPF6 в EC/DMC=1/1, v/vSigma aldrich746738Электролит для pvdf-hfp гель на основе
полимера Активированный угольSigma aldrich902470Активный материал
Ag/AgCl электродBASiRE-5BЭлектрод
сравнения Уголь техническийSigma aldrich699632Проводящий материал
Diamino-poly (пропилен оксид) (DPPO)Sigma aldrich80506-64-5материал для связывания pvdf-hfp на основе полимера гель-электролит
диглицидиловый эфир бисфенола-А (DEBA)Sigma aldrich106100-55-4материал для связывания для pvdf-hfp полимер на основе геля электролита
диметилформамид (DMF)SamchunD0551
Машина для прессования электродовRotechMP200
ЭкстракторWonA TechКонвертировать программу (исходные данные в Excel
Изопропанол(IPA)SamchunI0346Растворитель для плавления связующего
Фосфорная кислотаSamchun00P4277
поли (этиленгликоль) диглицидиловый эфир (PEGDE)Sigma aldrich475696связующий материал для pvdf-hfp полимер на основе геля электролита
политетрафторэтилен( ПТФЭ)Sigma aldrich430935Связующее
поливиниловое спирт (ПВА)Sigma aldrich9002-89-5
Поливинилиденфторид-ко-гексафторпропилен (PVDF-HFP)Sigma aldrich427160
ПотенциостатWonA Tech ZiveSP1
Pt электродBASiMW-018122017Противоэлектрод
Smart управление 6(SM6)WonA TechПрограмма установки последовательности и измерения электрохимического результата
Серная кислотаSamshunS1423электролита
растяжениеNanotechNA-50KМашина для испытаний на растяжение
ZmanWonA TechEIS программа
) Машина для испытания на

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ko, Y., et al. Flexible supercapacitor electrodes based on real metal-like cellulose papers. Nature Communications. 8 (1), 1-11 (2017).
  2. Tang, P., Han, L., Zhang, L. Facile synthesis of graphite/PEDOT/MnO2 composites on commercial supercapacitor separator membranes as flexible and high-performance supercapacitor electrodes. ACS Applied Materials & Interfaces. 6 (13), 10506-10515 (2014).
  3. Xun, Z., Liu, Y., Gu, J., Liu, L., Huo, P. A biomass-based redox gel polymer electrolyte for improving energy density of flexible supercapacitor. Journal of the Electrochemical Society. 166 (10), 2300(2019).
  4. Sun, K., et al. High performance solid state supercapacitor based on a 2-mercaptopyridine redox-mediated gel polymer. RSC Advances. 5 (29), 22419-22425 (2015).
  5. Susan, M. A. B. H., Kaneko, T., Noda, A., Watanabe, M. Ion gels prepared by in situ radical polymerization of vinyl monomers in an ionic liquid and their characterization as polymer electrolytes. Journal of the American Chemical Society. 127 (13), 4976-4983 (2005).
  6. Sadeghi, R., Jahani, F. Salting-in and salting-out of water-soluble polymers in aqueous salt solutions. Journal of Physical Chemistry B. 116 (17), 5234-5241 (2012).
  7. Zhao, C., Wang, C., Yue, Z., Shu, K., Wallace, G. G. Intrinsically stretchable supercapacitors composed of polypyrrole electrodes and highly stretchable gel electrolyte. ACS Applied Materials & Interfaces. 5 (18), 9008-9014 (2013).
  8. Alipoori, S., Torkzadeh, M., Mazinani, S., Aboutalebi, S. H., Sharif, F. Performance-tuning of PVA-based gel electrolytes by acid/PVA ratio and PVA molecular weight. SN Applied Sciences. 3 (3), 1-13 (2021).
  9. Tafur, J. P., Santos, F., Romero, A. J. F. Influence of the ionic liquid type on the gel polymer electrolytes properties. Membranes. 5 (4), 752-771 (2015).
  10. Xiao, W., Zhao, L., Gong, Y., Liu, J., Yan, C. Preparation and performance of poly (vinyl alcohol) porous separator for lithium-ion batteries. Journal of Membrane Science. 487, 221-228 (2015).
  11. Zhao, Z., et al. A new environmentally friendly gel polymer electrolyte based on cotton-PVA composited membrane for alkaline supercapacitors with increased operating voltage. Journal of Materials Science. 56 (18), 11027-11043 (2021).
  12. Choudhury, N., Sampath, S., Shukla, A. Hydrogel-polymer electrolytes for electrochemical capacitors: an overview. Energy & Environmental Science. 2 (1), 55-67 (2009).
  13. Jang, H. S., Raj, C. J., Lee, W. -G., Kim, B. C., Yu, K. H. Enhanced supercapacitive performances of functionalized activated carbon in novel gel polymer electrolytes with ionic liquid redox-mediated poly (vinyl alcohol)/phosphoric acid. RSC Advances. 6 (79), 75376-75383 (2016).
  14. Agmon, N. The grotthuss mechanism. Chemical Physics Letters. 244 (5-6), 456-462 (1995).
  15. Kreuer, K. -D. Proton conductivity: Materials and applications. Chemistry of Materials. 8 (3), 610-641 (1996).
  16. Kreuer, K. On the development of proton conducting materials for technological applications. Solid State Ionics. 97 (1-4), 1-15 (1997).
  17. Karthik, K., Din, M. M. U., Jayabalan, A. D., Murugan, R. Lithium garnet incorporated 3D electrospun fibrous membrane for high capacity lithium-metal batteries. Materials Today Energy. 16, 100389(2020).
  18. Lu, Q., et al. high-rate, long-life lithium metal batteries with a 3D cross-linked network polymer electrolyte. Advanced Materials. 29 (13), 1604460(2017).
  19. Tripathi, M., Bobade, S. M., Kumar, A. Preparation of polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene-based polymer gel electrolyte and its performance evaluation for application in EDLCs. Bulletin of Materials Science. 42 (1), 27(2019).
  20. Wilson, J., Ravi, G., Kulandainathan, M. A. Electrochemical studies on inert filler incorporated poly (vinylidene fluoride-hexafluoropropylene)(PVDF-HFP) composite electrolytes. Polimeros. 16 (2), 88-93 (2006).
  21. Han, J. -H., Kim, H., Hwang, K. -S., Jeong, N., Kim, C. -S. Hydrogen production from water electrolysis driven by high membrane voltage of reverse electrodialysis. Journal of Electrochemical Science and Technology. 10 (3), 302-312 (2019).
  22. Borodin, O., Behl, W., Jow, T. R. Oxidative stability and initial decomposition reactions of carbonate, sulfone, and alkyl phosphate-based electrolytes. The Journal of Physical Chemistry C. 117 (17), 8661-8682 (2013).
  23. Hamra, A., Lim, H., Chee, W., Huang, N. Electro-exfoliating graphene from graphite for direct fabrication of supercapacitor. Applied Surface Science. 360, 213-223 (2016).
  24. Mehare, M. D., Deshmukh, A. D., Dhoble, S. Preparation of porous agro-waste-derived carbon from onion peel for supercapacitor application. Journal of Materials Science. 55 (10), 4213-4224 (2020).
  25. Gao, H., Lian, K. Proton-conducting polymer electrolytes and their applications in solid supercapacitors: a review. RSC Advances. 4 (62), 33091-33113 (2014).
  26. Cheng, X., Pan, J., Zhao, Y., Liao, M., Peng, H. Gel polymer electrolytes for electrochemical energy storage. Advanced Energy Materials. 8 (7), 1702184(2018).
  27. Lu, X., Yu, M., Wang, G., Tong, Y., Li, Y. Flexible solid-state supercapacitors: design, fabrication and applications. Energy & Environmental Science. 7 (7), 2160-2181 (2014).
  28. Liu, T., et al. In situ polymerization for integration and interfacial protection towards solid state lithium batteries. Journal of The Electrochemical Society. 167 (7), 070527(2020).
  29. Zhou, D., et al. Investigation of cyano resin-based gel polymer electrolyte: in situ gelation mechanism and electrode-electrolyte interfacial fabrication in lithium-ion battery. Journal of Materials Chemistry A. 2 (47), 20059-20066 (2014).
  30. Rommal, H., Morgan, P. The role of absorbed hydrogen on the voltage-time behavior of nickel cathodes in hydrogen evolution. Journal of The Electrochemical Society. 135 (2), 343(1988).
  31. Park, J., Kim, B., Yoo, Y. -E., Chung, H., Kim, W. Energy-density enhancement of carbon-nanotube-based supercapacitors with redox couple in organic electrolyte. ACS Applied Materials & Interfaces. 6 (22), 19499-19503 (2014).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Supercapacitor AssemblyIonic ConductivityCyclic VoltammetryElectrochemical ImpedanceGalvanostatic Charge DischargePolyvinyl AlcoholPVDF HFPActivated Carbon Electrodes
Видео скоро будет доступно

Похожие статьи